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北斗卫星从点火到宣布成功,为何用了4小时?

发布时间:2017-11-16

11月5日19时45分,北斗三号第一和第二颗组网卫星在我国西昌卫星发射中心发射成功。

和以往航天活动一样,北斗三号卫星所搭乘的长征三号乙运载火箭,也是在“五四三二一”的倒计时中点火升空的,先是喷出火焰、吼出巨响,随后刺入苍穹。不过,这个最让人熟悉和震撼的画面,却只是整个发射的开始,并不意味着最后的成功。

只有火箭将卫星送到指定位置,也就是所谓的某个轨道,才算是完成“扶上马送一程”的任务,否则即便飞得再高,从火箭这个环节来说也是“功亏一篑”。

也因此,就某次航天任务而言,从火箭点火,到宣布任务成功往往要等上一段时间。这个时间的长短,很大程度上和卫星所在的轨道高低有关,比如高轨道自然要飞得久一些,低轨道飞行相对要省“油”一些,快一些。如果要经过地月转移轨道,飞向月球,自然要更久。不过那是卫星的事,火箭只需把卫星送到地月转移轨道即可交差。

至于这一次北斗三号的发射,细心的人可能会留意到,11月5日19时45分,北斗三号所乘坐的长征三号乙运载火箭已经点火,但直到4个多小时以后,整个任务才宣布成功,那时已经接近11月6日凌晨零时。通过公开报道,大家会发现,北斗三号首发的两颗卫星是地球中圆轨道,这并非围绕地球的最高轨道,却为何如此“耗时”?

原因在火箭身上。

事实上,这一次,北斗三号卫星乘坐长征三号乙运载火箭的时间只有半个小时左右,剩下的时间,则都交给了一个名为“远征一号”的上面级,后者接力,经过3个多小时的奔波,将北斗三号卫星送入目标轨道,才得以完成发射任务。

有的人对“上面级”并不陌生,它和火箭一样,也是一种运载工具,简单说即是在原有三子级火箭上面,增加相对独立的一级,形成“四级火箭”。其功能类似于机场的“摆渡车”,后者将乘客送往不同目的地,上面级则先后将不同的卫星直接送到工作轨道。

也因此,上面级又被称为“太空摆渡车”。当然,它执行的往往是中高轨航天器发射任务。由中国航天科技集团一院研制的远征一号上面级于2015年3月31日成功首飞。这一次,是远征一号上面级第4次执行发射飞行任务。

此前,在没有“太空摆渡车”时,运载火箭把卫星送入“转移轨道”后,卫星要通过自身变轨到达工作轨道。中国航天科技集团一院长征三号甲系列火箭副总设计师叶成敏称,这个过程需要消耗“数吨”燃料,飞行“数天”。而“太空摆渡车”,“接力”火箭飞行后,仅用几个小时就能把卫星送入工作轨道。

从这个角度来看,4个多小时后即迎来“发射成功”,已是比较快的了。

这也是国际通行的做法。截至目前,世界航天大国先后研发的此类运载器达数十种之多,如美国的半人马座、俄罗斯微风和护卫舰,都是著名的上面级。毕竟,这样的上面级不仅能减轻卫星自重、减少卫星的燃料消耗、延长卫星使用寿命,还能增强运载火箭的任务适应性。

至于我国,从上世纪80年代末开始,也已着手研制上面级,不过此前均为满足某一单一任务而研制,这些运载器对于更多发射任务适应性较弱。而“远征一号”上面级通用性很强,能多次点火启动,可满足不同任务需求。

回到中国全球导航卫星系统的打造,叶成敏说,上面级也是未来北斗三号卫星全球组网的主要发射方式。

(来源:中青报 作者:邱晨辉 编辑:陈飚)

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