北斗三號(hào)緣何點(diǎn)火4小時(shí)后才迎來“發(fā)射成功”

和以往航天活動(dòng)一樣，北斗三號(hào)衛(wèi)星所搭乘的長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，也是在“五四三二一”的倒計(jì)時(shí)中點(diǎn)火升空的，先是噴出火焰、吼出巨響，隨后刺入蒼穹。不過，這個(gè)最讓人熟悉和震撼的畫面，卻只是整個(gè)發(fā)射的開始，并不意味著最后的成功。

只有火箭將衛(wèi)星送到指定位置，也就是所謂的某個(gè)軌道，才算是完成“扶上馬送一程”的任務(wù)，否則即便飛得再高，從火箭這個(gè)環(huán)節(jié)來說也是“功虧一簣”。

也因此，就某次航天任務(wù)而言，從火箭點(diǎn)火，到宣布任務(wù)成功往往要等上一段時(shí)間。這個(gè)時(shí)間的長短，很大程度上和衛(wèi)星所在的軌道高低有關(guān)，比如高軌道自然要飛得久一些，低軌道飛行相對(duì)要省“油”一些，快一些。如果要經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移軌道，飛向月球，自然要更久。不過那是衛(wèi)星的事，火箭只需把衛(wèi)星送到地月轉(zhuǎn)移軌道即可交差。

至于這一次北斗三號(hào)的發(fā)射，細(xì)心的人可能會(huì)留意到，11月5日19時(shí)45分，北斗三號(hào)所乘坐的長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭已經(jīng)點(diǎn)火，但直到4個(gè)多小時(shí)以后，整個(gè)任務(wù)才宣布成功，那時(shí)已經(jīng)接近11月6日凌晨零時(shí)。通過公開報(bào)道，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，北斗三號(hào)首發(fā)的兩顆衛(wèi)星是地球中圓軌道，這并非圍繞地球的最高軌道，卻為何如此“耗時(shí)”？

原因在火箭身上。

事實(shí)上，這一次，北斗三號(hào)衛(wèi)星乘坐長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭的時(shí)間只有半個(gè)小時(shí)左右，剩下的時(shí)間，則都交給了一個(gè)名為“遠(yuǎn)征一號(hào)”的上面級(jí)，后者接力，經(jīng)過3個(gè)多小時(shí)的奔波，將北斗三號(hào)衛(wèi)星送入目標(biāo)軌道，才得以完成發(fā)射任務(wù)。

有的人對(duì)“上面級(jí)”并不陌生，它和火箭一樣，也是一種運(yùn)載工具，簡單說即是在原有三子級(jí)火箭上面，增加相對(duì)獨(dú)立的一級(jí)，形成“四級(jí)火箭”。其功能類似于機(jī)場的“擺渡車”，后者將乘客送往不同目的地，上面級(jí)則先后將不同的衛(wèi)星直接送到工作軌道。

也因此，上面級(jí)又被稱為“太空擺渡車”。當(dāng)然，它執(zhí)行的往往是中高軌航天器發(fā)射任務(wù)。由中國航天科技集團(tuán)一院研制的遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)于2015年3月31日成功首飛。這一次，是遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)第4次執(zhí)行發(fā)射飛行任務(wù)。

此前，在沒有“太空擺渡車”時(shí)，運(yùn)載火箭把衛(wèi)星送入“轉(zhuǎn)移軌道”后，衛(wèi)星要通過自身變軌到達(dá)工作軌道。中國航天科技集團(tuán)一院長征三號(hào)甲系列火箭副總設(shè)計(jì)師葉成敏稱，這個(gè)過程需要消耗“數(shù)噸”燃料，飛行“數(shù)天”。而“太空擺渡車”，“接力”火箭飛行后，僅用幾個(gè)小時(shí)就能把衛(wèi)星送入工作軌道。

從這個(gè)角度來看，4個(gè)多小時(shí)后即迎來“發(fā)射成功”，已是比較快的了。

這也是國際通行的做法。截至目前，世界航天大國先后研發(fā)的此類運(yùn)載器達(dá)數(shù)十種之多，如美國的半人馬座、俄羅斯微風(fēng)和護(hù)衛(wèi)艦，都是著名的上面級(jí)。畢竟，這樣的上面級(jí)不僅能減輕衛(wèi)星自重、減少衛(wèi)星的燃料消耗、延長衛(wèi)星使用壽命，還能增強(qiáng)運(yùn)載火箭的任務(wù)適應(yīng)性。

至于我國，從上世紀(jì)80年代末開始，也已著手研制上面級(jí)，不過此前均為滿足某一單一任務(wù)而研制，這些運(yùn)載器對(duì)于更多發(fā)射任務(wù)適應(yīng)性較弱。而“遠(yuǎn)征一號(hào)”上面級(jí)通用性很強(qiáng)，能多次點(diǎn)火啟動(dòng)，可滿足不同任務(wù)需求。

回到中國全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的打造，葉成敏說，上面級(jí)也是未來北斗三號(hào)衛(wèi)星全球組網(wǎng)的主要發(fā)射方式。

他還透露，到2018年，“太空擺渡車”有望新添成員——遠(yuǎn)征一號(hào)乙上面級(jí)。這是上面級(jí)中的商業(yè)化版本，屆時(shí)將與長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭組合，執(zhí)行太陽同步軌道發(fā)射任務(wù)。

在可以預(yù)見的未來，空間活動(dòng)將變得日益頻繁，一箭多星、直接入軌的發(fā)射方式，探月、探火的深空探測任務(wù)等需求量將顯得更加可觀。此外，空間站補(bǔ)給的發(fā)射與擺渡任務(wù)也已提上議事日程，空間碎片主動(dòng)清理、在軌加注與延壽、目標(biāo)航天器軌道轉(zhuǎn)移及系統(tǒng)重構(gòu)等空間應(yīng)用產(chǎn)品的市場需求將逐漸顯現(xiàn)。

空間運(yùn)輸方興未艾，空間應(yīng)用鴻蒙初辟，屬于“上面級(jí)”的空間運(yùn)輸時(shí)代正在向我們走來。

邱晨輝 來源：中國青年報(bào)