一箭多星

一箭多星

一枚運載火箭将數顆衛星送入地球的技術
一箭多星,即用一枚運載火箭同時或先後将數顆衛星送入地球軌道的技術。一箭多星是一種優越的發射方式。一箭多星的發射成功,标志着運載火箭能力的提高,标志着分導核彈頭、發射技術和火箭與衛星分離技術上的新突破。[1]截止到2019年1月,發射“一箭多星”數量最多的是印度,2017年2月15日發射過“一箭104星”。美國SPACEX2018年發射過一箭64星。全球有美國、俄羅斯、中國、印度、日本等國以及歐洲航天局掌握“一箭多星”發射技術。2023年6月7日12時10分,力箭一号遙二運載火箭在我國酒泉衛星發射中心成功發射升空,采取“一箭26星”方式,将搭載的試驗衛星順利送入預定軌道。[2]2023年6月15日13時30分,長征二号丁遙八十八運載火箭,在太原衛星發射中心,成功将吉林一号高分06A星等41顆衛星準确送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。[5]
  • 中文名:一箭多星
  • 制造商:美國軌道科學公司
  • 制造國家:美國
  • 型号:優越的發射方式
  • 時間:2013年11月19日
  • 發射方式:兩種

定義

一箭多星是指一枚運載火箭同時或先後将多枚衛星送入預定軌道的技術。與傳統的單星發射相比,能夠更充分地利用火箭運載能力,提高發射效率,降低發射成本。

發展曆史

最早實現“一箭多星”的國家是美國。1960年,美國首次用一枚火箭發射了兩顆衛星,1961年又實現了一箭三星,接着,前蘇聯多次用一枚火箭發射8顆衛星,歐洲航天局也掌握了這種發射技術。中國在1981年9月成功地用一枚“風暴”一号運載火箭将一組三顆“實踐”二号衛星送入地球軌道,成為第四個獨立掌握“一箭多星”發射技術的國家。

2013年11月19日,美國軌道科學公司的“彌諾陶洛斯”火箭創紀錄地同時把29顆衛星送入地球軌道。

2013年11月21日,俄羅斯用“第聶伯”運載火箭順利發射了多顆衛星。本次發射載荷總數達到32個。

2014年6月20日,俄羅斯利用一枚"第聶伯"火箭成功将37顆衛星送入預定軌道。這是迄今為止,世界上運送有效載荷最多的一次航天發射。

2015年9月20日,中國用長征六号火箭将一次送20顆衛星上天,打破了2013年2月25日印度7顆衛星送入軌道創下的亞洲航天紀錄。這七枚衛星其中有一枚是印度的,另外六枚衛星,四枚是德國的,一枚是土耳其的,一枚是瑞士的。

2016年6月22日,印度成功利用一枚火箭将20顆衛星送入太空。印度空間研究組織表示,此次發射是印度用一枚火箭發射衛星數量最多的一次,标志着印度空間計劃的另一次飛躍。中國2015年9月曾成功發射“一箭20星”,當時創下亞洲之最。

2022年2月27日11時許,伴随着一陣山呼海嘯般的巨響,長征八号遙二運載火箭搭載着22顆衛星,在中國文昌航天發射場一飛沖天,創造了中國“一箭多星”即單次發射衛星數量最多的紀錄。

2022年4月30日11時30分,中國在東海海域使用長征十一号海射遙三火箭發射吉林一号高分03D(04~07)/04A衛星,5顆衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該衛星主要為國土資源普查、城市規劃、災害監測等行業領域提供商業遙感服務。

2022年5月5日10時38分,中國在太原衛星發射中心使用長征二号丁運載火箭,成功将吉林一号寬幅01C衛星及搭載的吉林一号高分03D(27~33)等8顆衛星發射升空。

2022年5月20日18時30分,中國在酒泉衛星發射中心使用長征二号丙運載火箭,采取一箭三星方式,成功将3顆低軌通信試驗衛星發射升空。衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該低軌通信試驗衛星主要用于開展在軌通信技術試驗驗證。

北京時間2022年6月2日12時00分,中國在西昌衛星發射中心使用長征二号丙運載火箭,成功将吉利星座01組衛星發射升空,9顆衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

北京時間2022年9月27日7時50分,我國在太原衛星發射中心使用長征六号運載火箭,以“一箭三星”方式,成功将試驗十六号A/B星和試驗十七号衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

2022年10月7日21時10分,中國太原衛星發射中心在黃海海域使用長征十一号海射運載火箭,采用“一箭雙星”方式,成功将微厘空間北鬥低軌導航增強系統S5/S6試驗衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

2022年12月9日14時35分,我國太原衛星發射中心在黃海海域使用捷龍三号遙一運載火箭,采用“一箭十四星”方式,成功将吉林一号高分03D47-50星、東坡08-10星等14顆衛星順利送入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。此次任務是捷龍三号運載火箭首次飛行。

2023年1月9日06時00分,我國在文昌航天發射場使用長征七号改運載火箭,成功将實踐二十三号衛星和搭載的試驗二十二号A/B星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

2023年1月15日11時14分,我國在太原衛星發射中心使用長征二号丁運載火箭,以“一箭十四星”發射方式,成功将齊魯二号/三号衛星及珞珈三号01星、吉林一号高分03D34星等14顆衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

2023年3月10日6時41分,長征四号丙遙五十一運載火箭在太原衛星發射中心點火升空,以一箭雙星方式成功将天繪六号A/B星送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

2023年3月30日18時50分,“女娲星座”首發衛星“中原一号”“鶴壁一、二、三号”4顆衛星在太原衛星發射中心,以“一箭四星”發射方式發射升空并順利進入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

2023年6月7日,力箭一号遙二運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射,将試驗二十四号A星、試驗二十四号B星等26顆衛星順利送入預定軌道。

2023年6月15日13時30分,長征二号丁遙八十八運載火箭,在太原衛星發射中心,成功将吉林一号高分06A星等41顆衛星準确送入預定軌道發射任務取得圓滿成功。

發射方式

在國際上,一箭多星的發射常用兩種方式。第一種是把幾顆衛星一次送入一個相同的軌道或幾乎相同的軌道上;第二種是分次分批釋放衛星,使每一顆衛星分别進入不同的軌道。

就是說,運載火箭達到某一預定軌道速度時,先釋放第一顆衛星,使衛星進入第一種軌道運行,然後火箭繼續飛行,達到另一種預定的軌道速度時,又釋放第二顆衛星,依此類推,逐個把衛星送入各自的預定運行軌道。

為了實現一箭多星,需要解決許多技術。首先是要提高火箭的運載能力,以便把質量更大的數衛星送入軌道。其次是需要掌握穩定可靠的“星-箭分離”技術,做萬無一失。運載火箭在最後的飛行過程中,衛星按預告設計的程序從衛星艙裡分離出來,不能相互碰撞,還需選擇最佳的飛行路線和确定最佳分離時刻,使多衛星在各自的軌道上運行。

另外,還必須考慮火箭運載衛星以後,火箭結構角度和重心分布發生變化,會使火箭在飛行中難以穩定,多衛星和火箭在飛行中,所載的電子設備可能會發生無線電幹擾等特殊問題。從技術上說,一枚運載火箭發射多種不同軌道的衛星是比較複雜的,不容易掌握。

各國應用

前蘇聯

前蘇聯多次用一枚火箭發射多顆衛星。

俄羅斯

2013年11月21日,俄羅斯用一枚“第聶伯”運載火箭順利發射了多顆衛星。根據計劃,本次發射的一顆意大利衛星在入軌一個月後,還将釋放出其攜帶的多顆子衛星,使發射載荷總數達到32個,超過美國19日“一箭29星”的世界紀錄。

此次發射的衛星中最大的一顆是阿聯酋的地球遙感衛星,質量為300千克,能夠從距地球600公裡高的軌道上拍攝精确度達1米的地面影像。本次發射還有14顆微型立方體衛星。

2014年6月20日,俄羅斯利用一枚"第聶伯"火箭成功将37顆衛星送入預定軌道。這是迄今為止,世界上運送有效載荷最多的一次航天發射。

歐洲航天局

在中國成功地發射一箭三星前,将一顆氣象衛星和一顆實驗通信衛星同時送入太空。

中國

一箭多星(三星、二十星)

中國一次用一枚火箭發射的三顆衛星是采用上述兩種方式,其發射簡單情況如下。1981年9月20日,中國成功地用一枚運載火箭同時把三顆衛星送入地球軌道。這3顆空間物理探測衛星準确入軌,運行正常,向地面發送了各種科學和試驗數據。一箭三星發射成功,使中國在一箭多星發射技術方面,成為世界上第四個掌握這種發射技術的國家。

1981年9月20日清晨5時28分40秒,中國運載火箭攜帶着“實踐”2号、“實踐”2号甲和“實踐”2号乙三顆衛星,從發射台上起飛,7秒鐘後,火箭開始朝東南方向拐彎,3分鐘後,火箭從人們的視野中消失。

起飛後7分20秒,“實踐”2号甲、“實踐”2号乙與運載火箭分離,再過3秒鐘,“實踐”2号又與火箭分離。三顆衛星離開運載火箭後,分别順利進入預定的地球軌道,在太空遨遊,開始執行太空各項探測任務。

2015年9月20日早上,中國新一代運載火箭長征六号在太原發射,将20顆衛星送入距離地球524公裡的軌道, 一箭20星創亞洲之最。軌道類型:太陽同步軌道,軌道傾角97.47度。發射載荷包括:浙江大學皮星二号A/B(ZDPS-2A/2B)、清華大學3顆衛星(包括西電空間實驗一号皮衛星)、國防科技大學天拓三号(TT-3)手機衛星(CAS-3I)和XX星4顆、哈爾濱工業大學紫丁香二号、深圳東方紅海特開拓一号衛星和DCBB(CAS-3G)、航天東方紅希望二号2A-2F(CAS3A-3F)。同時,長征六号的首飛,也是中國研制的液氧煤油發動機首次太空出征。

2018年12月7日12時12分,中國在酒泉衛星發射中心用長征二号丁運載火箭,成功将沙特-5A/5B衛星發射升空,搭載發射10顆小衛星。衛星均進入預定軌道。

2019年6月5日12時06分,長征十一号運載火箭在中國黃海海域成功實施首次海上發射,以“一箭七星”方式,将七顆衛星送入預定軌道,填補了中國運載火箭海上發射空白。

2019年11月13日14時35分,中國在太原衛星發射中心用長征六号運載火箭,以一箭五星方式成功将甯夏一号衛星(又稱鐘子号衛星)發射升空,衛星順利進入預定軌道,任務獲得圓滿成功。

2019年12月7日16時52分,中國在太原衛星發射中心用快舟一号甲運載火箭,采用“一箭六星”的方式,成功将和德二号A/B衛星、天儀16/17衛星、天啟四号A/B衛星發射升空。衛星順利進入預定軌道,任務獲得圓滿成功。

2020年2月20日5點07分,長征二号丁運載火箭首次在西昌衛星發射中心點火升空,成功以一箭四星方式将四顆新技術試驗衛星送入預定軌道。發射任務取得圓滿成功。

2020年8月23日10時27分,中國在酒泉衛星發射中心用長征二号丁運載火箭,成功将高分九号05星送入預定軌道,發射獲得圓滿成功。此次任務還搭載發射了多功能試驗衛星、天拓五号衛星。

2020年9月15日,中國在黃海海域用長征十一号海射運載火箭,采取“一箭九星”方式将“吉林一号”高分03-1組衛星送入預定軌道,發射獲得圓滿成功。

2020年11月6日11時19分,中國在太原衛星發射中心用長征六号運載火箭,成功将NewSat9-18衛星送入預定軌道,發射獲得圓滿成功。此次任務還搭載發射了電子科技大學号衛星、北航空事衛星一号和八一03星。

2021年4月27日11時20分,中國在太原衛星發射中心用長征六号運載火箭,以“一箭九星”的方式成功将齊魯一号、齊魯四号、佛山一号等3顆主星送入預定軌道。這次任務還搭載發射了中安國通一号、天啟星座09星、起源太空NEO-1衛星、泰景二号01星、金紫荊一号衛星、靈鵲一号D02衛星等6顆衛星。

北京時間2021年6月11日11時03分,中國在太原衛星發射中心用長征二号丁運載火箭,成功将北京三号衛星送入預定軌道。此次任務還搭載發射了海絲二号、仰望一号和太空試驗1号天健衛星等3顆小衛星。

北京時間2021年7月3日10時51分,中國在太原衛星發射中心用長征二号丁運載火箭,成功将吉林一号寬幅01B衛星送入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。此次任務還搭載發射3顆吉林一号高分03D衛星和星時代-10衛星。

北京時間2021年11月6日11時00分,中國在西昌衛星發射中心用長征二号丁運載火箭,采取一箭三星的方式,成功将遙感三十五号衛星A星、B星、C星發射升空。衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

北京時間2021年12月7日12時12分,谷神星一号遙二運載火箭在中國酒泉衛星發射中心成功發射升空,将搭載的天津大學一号、麗澤一号、寶醞号、金紫荊五号、金紫荊一号03星等5顆小衛星順利送入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

2022年2月27日11時06分,中國在文昌航天發射場使用長征八号運載火箭,以“1箭22星”方式,成功将泰景三号01衛星、泰景四号01衛星、海南一号01/02星、文昌一号01/02星、吉林一号高分03D10-18星(9顆)、吉林一号MF02A01星、巢湖一号衛星、創星雷神号衛星、天啟星座19星、星時代-17衛星、啟明星一号衛星、西電一号衛星共22顆衛星發射升空。衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該衛星主要用于提供商業遙感信息、海洋環境監測、森林防火減災等服務。

北京時間2022年3月5日14時01分,中國在西昌衛星發射中心使用長征二号丙運載火箭,成功将銀河航天02批衛星(6顆)及其搭載的1顆商業遙感衛星發射升空。衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

北京時間2022年3月30日10時29分,中國在酒泉衛星發射中心用長征十一号運載火箭,成功将天平二号A、B、C衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該衛星主要提供大氣空間環境測量和軌道預報模型修正等服務。

2022年4月30日11時30分,中國在東海海域使用長征十一号海射遙三火箭發射吉林一号高分03D(04~07)/04A衛星,5顆衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該衛星主要為國土資源普查、城市規劃、災害監測等行業領域提供商業遙感服務。

北京時間2022年5月20日18時30分,中國在酒泉衛星發射中心使用長征二号丙運載火箭,采取一箭三星方式,成功将3顆低軌通信試驗衛星發射升空。衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該低軌通信試驗衛星主要用于開展在軌通信技術試驗驗證。

2022年6月23日10時22分,中國在西昌衛星發射中心使用長征二号丁運載火箭,采取一箭三星方式,成功将遙感三十五号02組衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。該衛星主要用于科學試驗、國土資源普查、農産品估産及防災減災等領域。

2022年7月29日21時28分,長征二号丁運載火箭在西昌衛星發射中心點火起飛,成功将遙感三十五号03組衛星A星、B星、C星送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

北京時間2022年8月9日12時11分,谷神星一号遙三運載火箭在我國酒泉衛星發射中心成功發射升空,将搭載的泰景一号01/02星和東海一号衛星共3顆衛星順利送入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

北京時間2022年8月10日12時50分,我國在太原衛星發射中心使用長征六号遙十運載火箭,成功将吉林一号高分03D09星、雲遙一号04-08星等十六顆衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

北京時間8月20日1時37分,長征二号丁運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射遙感三十五号04組衛星A星、B星、C星。這标志着中國長征系列運載火箭實現連續103次發射成功,打破了此前保持的連續102次發射成功紀錄。

北京時間2022年11月16日14時20分,谷神星一号遙四運載火箭在我國酒泉衛星發射中心成功發射升空,将搭載的5顆吉林一号高分03D衛星順利送入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功,該批衛星主要用于提供商業遙感服務。

北京時間2023年1月9日13時04分,谷神星一号遙五運載火箭在我國酒泉衛星發射中心成功發射升空,将搭載的科技壹号衛星、天啟星座13星、天目一号氣象星座01/02星、南通中學号衛星5顆衛星順利送入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。

2023年1月13日15時00分,我國在酒泉衛星發射中心使用長征二号丁運載火箭,成功将遙感三十七号衛星和搭載的試驗二十二号A/B星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。此次發射的3顆衛星主要用于空間環境監測等新技術在軌驗證試驗。此次任務是長征系列運載火箭第461次飛行。

2023年3月22日17時09分,命名為“快舟·飛利浦蜂巢号”的快舟一号甲固體運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空,以“一箭四星”方式,将天目一号氣象星座03星、04星、05星、06星送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

2023年5月21日16時0分,長征二号丙運載火箭在酒泉衛星發射中心順利升空,以一箭三星方式将澳門科學一号衛星A星、B星準确送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。本次任務同時搭載發射的珞珈二号01星也順利入軌。

印度

一箭十星

印度“一箭十星”發射

2008年4月28日上午,印度空間研究組織成功發射一枚自行研制的運載火箭。這枚四級PSLV-C9型火箭搭載了10顆衛星上天。自家衛星2顆捎帶别國8顆。一舉把10顆衛星送入軌道,創下世界航天史的紀錄。這10顆衛星總質量達824千克。

發射在當地時間28日9時20分(北京時間11時50分),地點是印度南部的斯裡赫裡戈達航天發射場。當時,天空一片蔚藍,氣象條件良好。PSLV-C9型火箭發射堪稱“完美”。升空後,火箭行進路線上留下大團橙色和白色尾氣。PSLV-C9型運載火箭是四級火箭,發射之後,火箭一級一級分離。第四級火箭分離後,10顆衛星一個接一個地釋放。首先釋放的是遙感衛星,是印度自主研制的,質量大約為690千克。火箭發射930秒後,釋放質量大約83千克的微型衛星。随後,8顆其他國家的質量在3千克至16千克之間的超小型衛星也相繼釋放。

星一:“CARTOSAT-2A”是一顆全天候的偵察衛星,重約690千克,配有一台先進的全色照相機,可以提供特定場景的點成像,用于制圖。照相機能拍攝電磁譜可見區域的黑白照片,空間分辨率約為1米。該衛星是一顆先進遙感衛星,具有高靈敏性,能獨立操縱,垂直軌迹可達45度以上。衛星上采用了若幹新技術,如照相機單軸雙鏡,基于電光結構的碳纖維增強塑料,輕質、大尺寸鏡片、JPEG如數據壓縮、先進的固體記錄器、高能恒星傳感器。CARTOSAT-2A 用于規劃城市和農村的發展項目,同時也可用于情報收集工作。此前報道稱,盡管印度太空研究組織官員不願對這顆遙感衛星是否為印度首枚國産軍用衛星做出評論,但該組織官員已經充分暗示衛星能夠用于軍事用途。

星二:“印度迷你衛星”由印度太空研究組織研制,起飛重量為83千克。該衛星使用了多種新技術,配有微小子系統。衛星攜帶了兩個光學有效載荷:其一為多光譜照相機(Mx Payload),另一為高光譜照相機(HySI Payload)。這兩個有效載荷都在電磁譜可見區域與近紅外區域内運行。多光譜照相機的分辨率為37米,高光譜照相機分辨率約為506米。

星三:“CanX-6加拿大先進納太空實驗衛星”,衛星重約 6.5 千克,壽命期為6個月。旨在通過為高性能太空任務建造高成本效益的新型衛星,來促進太空研究和探索。

星四:“CanX-2加拿大先進納太空實驗衛星”,主要任務是進行GPS無線電掩星試驗,判斷大氣垂直特性。

星五:Cute 1.7 + APD II衛星,日本Cute-1衛星(2003年發射)的後繼星,旨在試驗新的設計技術。

星六:AAU CUBSAT-II衛星,丹麥aalborg 大學建造的科學實驗衛星。

星七:COMPASS 1衛星,德國大學建造,旨在獲取地面圖像,驗證微型衛星平台。

星八:Delfi C3衛星,荷蘭大學建造,旨在驗證星上新技術。

星九:SEEDS 2衛星,日本高校研發的科學實驗衛星。

星十:Rubin 8-AIS衛星,德國建造,将驗證自動識别系統在軌信号接收器,以及經由ORBCOMM和銥星的數據傳輸。

這次發射的主要任務是釋放遙感衛星。它是一顆極軌衛星,運行高度低,觀測效果好,同時與太陽保持同步。這種衛星軌道的傾角接近90°,衛星近乎通過極地,所以稱它為“近極地太陽同步軌道衛星”,簡稱極軌衛星。

2016年6月22日上午9時26分,印度空間研究組織(ISRO)發射了代号為“PSLV-C34”的極地衛星運載火箭,發射地點位于印度東南部安得拉邦的斯裡哈裡科塔航天中心。印度新德裡電視台稱,該火箭在26分鐘後把搭載的20顆衛星送入軌道。

2017年2月15日9時28分(北京時間2月15日11時58分),印度空間研究組織ISRO在該國南部薩迪什·達萬航天中心成功發射一箭104星。

2019年4月1日,印度空間研究組織成功發射一枚極地衛星運載火箭,将29顆衛星送入預定軌道,其中包括一顆軍用觀測衛星和28顆外國衛星。

當地時間2022年10月23日0時7分(北京時間23日2時37分),印度使用LVM3運載火箭将36顆通信衛星,在位于印度東南部安得拉邦斯裡赫裡戈達島的薩蒂什·達萬航天中心發射升空。

美國

1960年,美國首次用一枚火箭發射了兩顆衛星,1961年又實現了一箭三星。

2013年11月19日晚,美國軌道科學公司的“彌諾陶洛斯”火箭從美國東海岸外的瓦勒普斯島美國航天局基地點火升空,創紀錄地同時把29顆衛星送入地球軌道,其中包括由高中生制作的第一顆微型衛星及一顆手機衛星。

這次發射的主要目的是把美國空軍一顆空間試驗計劃衛星送入軌道,其他28顆衛星都是微型立體衛星,其中最引人關注的是由位于美國弗吉尼亞州的托馬斯·傑斐遜科學技術高中學生制造的一顆微型衛星。美國航天局說,這是第一顆由高中生開發制造的衛星。

2020年2月18日,美國太空探索技術公司(SpaceX)(當地時間17日)成功發射了第5批60顆“星鍊”(Starlink)衛星,“獵鷹9号”火箭從佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空,成功将這批衛星送上太空。

價值意義

一箭多星技術可以充分利用運載火箭的運載能力餘量,經濟便捷地将多顆衛星送入地球軌道,尤其是對微小衛星的發展而言更加重要。楊宇光解釋說:“以往火箭發射衛星一般都會有一些運載能力剩餘,随着微小衛星技術的發展,這些微小衛星就可以利用這些剩餘運載能力搭載升空,形象地說就是搭順風車 ,這樣可以降低發射費用。

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