印度一箭射百颗卫星到底有多厉害:仿佛向太空扔了一麻袋土豆

2020-10-16 08:05

在2017年2月15日凌晨,印度用一枚箭向太空中发射了104颗卫星,创造了一箭多星的世界新纪录,从而“震惊”了全世界。航天发射一箭多星技术,是衡量一个国家航天和导弹技术的重要标志。目前世界上掌握“一箭多星”技术的只有五个国家,按照时间顺序分别为美国、俄罗斯、欧盟、中国和印度。



就像是奥运赛场,在一箭多星数量的记录上,各国都有过激烈争夺。


2013年11月19日,美国用一枚火箭成功的将29颗卫星送入太空,从而创造了新的一箭多星世界纪录,然而令美国沮丧的是,这个记录仅仅保持了2天,11月21日,俄罗斯用一枚由RS-20洲际弹道导弹(北约代号SS-18撒旦)改造而来第聂伯河运载火箭,直接在导弹加固地下井发射,将多个国各种用途的32颗卫星送入轨道。


2015年9月20日,中国新一代轻型液体运载火箭长征六号,在太原卫星发射中心首次发射成功,一次将20颗卫星送入距离地球524公里高度的太阳同步轨道,创造了新的亚洲记录。


印度也不甘居后,从1975年印度首次成功发射第一颗人造卫星阿里巴哈塔号以来,共进行过四次一箭多星发射:


2008年印度以成功发射一箭十星而轰动了整个国际社会,创造了亚洲记录,并成为世界上少数几个能够实施一箭十星发射的国家。


2009年印度一箭七星发射成功,2013年再次一箭七星成功,这标志着印度火箭卫星分离技术的突破和成熟。


2017年2月15日,印度用PSLV-C37运载火箭成功实现一箭104星发射,打破俄罗斯在2014年创造的一箭37星世界纪录。


一箭多星的亚洲记录常年由印度人保持,中间只有两年由中国保持,这也是印度引以自豪的国家骄傲之一,也是印度在航天领域纸面上超过中国的少数记录。


印度此次发射的104颗卫星,以重730公斤的“制图-2D”为主星,带着2颗19公斤重的微卫星,以及101颗不到10公斤重的纳米卫星。纳米卫星里,有来自美国行星实验室有限公司的88颗鸽群卫星,每颗5公斤左右,用于对地观测。它们将与在轨运行的同系列卫星组成遥感对地观测星座网络,分辨率在4米以内。此外还搭载了我国由天仪研究院,中科院工程研究所、力学所和以色列空间药物公司联合研制的微重力化工科学实验卫星陈家镛一号(英文名Dido-2),我国将利用该卫星首次在太空开展化工领域科学实验。


一次发射这么多卫星肯定有一定技术难度,也算是一种技术上的突破,印度解决了发射大量卫星的一些技术,涉及分配器接口、时序控制等技术。但所用火箭的太阳同步轨道运载能力仅1.5吨,在运载能力上并未取得突破。印度之所以能够创造这个纪录,很大程度上是因为这次发射的卫星大部分都是纳米卫星,104颗加在一起还不到1.4吨。而中国长征-4C火箭的太阳轨道运载能力达到3吨多。而且印度这次发射对轨道高度相对要求并不高,这些卫星的轨道高度基本都在距地面500公里左右。



印度发射一箭104星,更多是一种形式上的东西,并不真正反映其航天发射的水平有多高。发射卫星的关键是有没有多轨道控制能力,卫星重量是多少。发射几公斤一个小卫星可以做到很简单。印度采用的是直接发射、逐次释放方式,适用于轨道高度较低,相位精确性要求不高的任务。首先释放主星,然后按照4颗一组,释放88颗鸽群卫星,最后释放其他卫星。尤其是纳米卫星,整个释放过程不到10分钟。要在很短的时间间隔内,把卫星以一定倾斜角度推出去,保证其不会相互碰撞。这要求专门设计火箭点火时序控制系统,以及专用的分配器,印度采用的是锥型分配器,与2015年我国长征六号火箭实施一箭20星发射时比较相似。


中国早在上世纪八十年代就掌握了一箭多星技术,1981年9月20日,中国用“风暴一号”运载火箭同时发射了三颗技术试验卫星,初步掌握“一箭多星”发射技术。中国还在后续的多次卫星发射时,多次采用“一箭多星”技术,“风云”、“实践”、“资源”、“环境”等系列40多颗卫星都是通过“一箭多星”的方式发射进入太空。太原卫星发射中心还先后6次将12颗美国“铱”星送入预定轨道。2013年4月26日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射首颗“高分一号”卫星,同时还成功搭载两个荷兰卫星和三颗分别由厄瓜多尔、阿根廷和土耳其研制的小卫星。这表明中国在一箭多星发射领域的成熟。


真正的技术考验是多轨道多星发射。若变成不同轨道,多个卫星重量达到两三百公斤或数吨,那就厉害了。如果对火箭运载能力和轨道高度要求更高,则需要采取先进的“上面级”技术——别称太空摆渡车,就像机场的摆渡车,会把乘客按照目的地送到不同的飞机舱门旁边。是在火箭上增加的一级独立飞行器。当火箭将其运送到一定轨道后,能自主飞行多次点火启动,将一个或多个航天器送入不同轨道空间,这种技术中国已掌握,2015年3月,远征一号由长征三号丙火箭首次发射,远征一号能够多次点火启动,可以执行中低轨道的多星异轨部署,以及星座组网补网部署等任务。在轨飞行时间长达48小时,将不同的卫星送往不同的轨道。同年7月,远征一号上面级再次升空,将两颗新一代北斗卫星精确送入预定轨道。2016年11月,我国针对新一代大推力运载火箭研制的远征二号上面级,跟随长征五号运载火箭发射成功。目前印度还没有掌握上面级技术。


拥有一箭多星技术,并不表明这个国家一定就拥有分导式多弹头弹道导弹。印度极力炫耀的“一箭多星”技术,是一种“集束式”的多星发射技术,只能把卫星同时发射到同一近似轨道上,这种技术只是充分利用运载火箭的运载能力,减少卫星发射成本,其技术含量较低。



印度在2008年首次一箭多星任务以后,至今也没在其烈火弹道导弹上试验过分导式多弹头,这说明印度目前并不具备导弹的分导技术。弹道导弹的分到技术要比一箭多星火箭技术困难的多。比较低级的多弹头分导技术,是导弹在同一时间释放多个弹头,以同一轨道打击同一个目标,而真正意义的多弹头分导技术,需要导弹的战斗部以不同的顺序和弹道,释放多个弹头,打击多个目标,这对导弹战斗部和弹头的姿态控制要求很高。目前只有美国、俄罗斯、中国完全具备分导式多弹头打击多个目标的能力。



中国在上世纪90年代末实现了“分导式”多弹头技术,使用东风5洲际弹道导弹。在2015年纪念抗日战争胜利70周年阅兵式上,中国公开展出的东风-5B洲际导弹就属于多弹头分导式弹道导弹,该导弹是在1986年定型的东风-5战略导弹基础上改进而来,2006年完成试射并实现导弹井部署,射程15000公里,具有携带5至10枚60万吨当量分导式核弹头的能力。


印度的发射没有太大难度,就相当于用一枚火箭向同一高度的轨道上扔了一麻袋土豆。中国的运载火箭水平比印度要高很多,从火箭卫星控制能力和上面级性能看,目前中国与美国和俄罗斯处于第一梯队。


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