谈到印度,大多数人的第一印象是:

然而,这是过去两天互联网上发生的事情:

一箭104星运载火箭和一些纳米卫星(网络图)

事实证明,印度人不仅在摩托车和火车上堆积如山,还在火箭上堆积如山!一枚火箭发射了104颗卫星,这几乎构成了一个水的边界。南亚“领头大哥”的“一箭多星”技术真的那么好吗?

“一箭多星”有多难?

早期的运载火箭和卫星是一夫一妻制的,一个运载火箭只能发射一颗卫星。后来,随着火箭运载能力和卫星功能密度的提高,火箭成了“花心”,多星一箭”的数量逐渐增加。在过去十年左右的时间里,“一箭多星”的发射数量已占世界运载火箭发射总数的四分之一。

一般来说,多颗卫星的质量和体积都比一颗卫星大,所以“一箭多星”的技术比“一箭一星”的技术要复杂得多。实现“一箭多星”需要哪些关键技术?

要“结婚”,首先必须有一个“房间”,也就是说,火箭必须提高运载能力,以容纳许多卫星,并把它们送上天堂。第二,必须有“车辆”。对于多轨道发射任务,为了确保卫星与火箭的顺利分离和准确进入轨道,需要一种先进的“空间总线”——末级。上面一级实际上是一架一流的独立飞机,它可以多次点火,把多个卫星送入不同的轨道,就像一辆公共汽车。

中国开发的“探险1号”的上层(网络图)

“一箭多星”除了要解决“房子”和“汽车”这两个关键问题外,还需要解决卫星小型化、火箭与多卫星的电磁兼容和连接、多卫星发射的地面测控等技术。解决上述每一项关键技术都不容易。如果一个国家成功发射“一箭多星”,通常意味着其运载火箭技术取得了重大突破。

创造新记录还是制造垃圾?

此前人类发射卫星数量的记录是俄罗斯在2014年创下的37星箭。印度这次成功发射了一枚104星箭,多次刷新纪录。打破这一记录无疑表明,印度在运载火箭技术方面取得了进步,但进步没有预期的那么大。

先看看“房间”。目前,印度的运载火箭主要包括极地轨道卫星运载火箭和地球静止轨道卫星运载火箭(GLSV)。这一次,使用主火箭PLSV。该火箭是一枚四级运载火箭,最终低地球轨道载荷约为3.5吨,相比之下,中国去年发射的“胖子五号”为25吨,甚至“长征四号”也为4吨。可以看出,这次发射反映了印度运载火箭的普通水平。

印度的几种运载火箭(网络图)

看看这辆“车”。“一箭多星”通常有两种方式:一种是同时将多颗卫星送入同一轨道,另一种是分批将卫星送入不同轨道。后者在轨道进入技术上比前者困难得多。一次发射104颗卫星的确是一个伟大的壮举,但这104颗卫星的轨道是相似的,第一种方法用于卫星释放,轨道精度相对较低。换句话说,印度没有“太空巴士”这样的先进商品,而美国、俄罗斯、中国和欧洲已经掌握了先进技术。

最后,看看卫星的小型化技术。在这一次的104颗卫星中,最主要的是印度新一代高分辨率遥感卫星Cartosat-2D,重700多公斤,其余的是两颗重19公斤的子卫星和101颗仅重几公斤的纳米卫星。然而,印度仅独立开发了两颗卫星。所有101颗超小型卫星都来自国外,其中96颗在美国,5颗在以色列和其他国家。这表明,尽管印度的卫星微型化技术已经发展,但这一次它可以打破记录。最大的功劳来自美国,那里的卫星微型化技术是最好的。

101颗纳米卫星装在“盒子”里(网络图)

从上面可以看出,印度在这次发射中没有取得重大技术突破。唯一的亮点可能是它能成功发射如此多的纳米卫星而不发生碰撞。这表明印度在火箭点火的定时控制和分配器设计方面取得了良好的进展。然而,凡事总有两面性。尽管印度采取了打破记录的重大举措,但一些学者担心,由于微型卫星的寿命普遍较短,印度的举措可能会产生更多的空间碎片。

不断增长的空间垃圾(网络地图)

美国、俄罗斯、欧洲和中国:我们拒绝接受!

除印度外,目前世界上掌握“一箭多星”技术的主要国家和地区是美国、俄罗斯、欧洲和中等国家和地区。与印度相比,这些国家的技术不仅起步较早,而且更加成熟。

美国是从20世纪60年代开始实施的“一箭多星”技术的发源地。到目前为止,仅在上层就开发了10多种技术。俄罗斯(前苏联)和欧洲航天局(European Space Agency)追随美国的脚步,很久以前就有了“一箭多星”的能力。1981年,中国用“风暴一号”运载火箭成功地将三颗卫星送入轨道,成为世界上第四个掌握“一箭多星”技术的国家。目前,中国的技术水平属于世界先进行列。

2013年,美国牛头怪火箭(上)搭载29颗卫星(下)发射升空(网络图)

对于上述国家来说,实现每支箭104颗星不是他们能不能的问题,而是他们是否愿意。美国、俄罗斯和中等国家同时向天堂发射了几十颗卫星,它们都有“汽车”(上层阶级)。然而,由于印度的发射更具成本效益,而且美国阻止了中国商业火箭的发射,这一次私人公司和大学选择了印度发射商业卫星。

简而言之,印度每支箭104颗星的记录并没有在技术上取得重大突破。然而,不可否认,印度近年来在空间领域的发展是巨大的。尽管与美国、俄罗斯、欧洲等中等国家相比还有很大差距,但印度已经超过了大多数其他国家,尤其是在商业空间领域。

印度运载火箭发射(网络图)

2013年,印度开发的火星探测器火星漫游者成功发射(网络图)

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参考:

1.王峰,叶水池,曹喜滨。一箭多星发展概况及核心技术分析[C]。2013中国空间科学学会空间光学与机电技术研讨会,2013,230。

2.吴胜保,胡东升。【[】国外“一箭多星”发射现状及关键技术分析。国际空间,2015(10): 122。

3.刘涛,朱鲁青。《一带一路[沿岸国家的印度空间形势介绍》。卫星应用,2016(2):782。