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新闻分析:印度为何火箭发射也“开挂”

科普小知识2022-06-04 17:35:54
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新华社北京2月16日电新闻分析:印度为何发射火箭

新华社记者张颖

15日,一枚搭载104颗卫星的印度PSLV-C37运载火箭从印度东部安得拉邦斯里哈里戈达岛的萨泰尔·达万航天中心发射升空,创下了人类用一枚火箭发射卫星数量的新记录,比此前俄罗斯火箭保持的“每箭37颗星”的记录多出近70颗。

一次发射就把这么多卫星送入轨道有什么意义?根据媒体和专家分析,印度火箭创造的“开放”记录并不包含太多的技术黄金。其主要目的是展示其在低成本卫星交付和部署领域的实力。这可能代表着未来小型卫星发射的方向,这将推动小型卫星的发射和应用。

印度之所以能实现“每箭104颗星”,主要是因为在PSLV-C37火箭搭载的104颗卫星中,除了一颗重714公斤的“Katosat”2号地球观测卫星外,其余103颗卫星都是微型卫星,这使得火箭的总载荷只有1.4吨。

这次发射的目标轨道是太阳同步轨道。目前,世界上太阳同步轨道运载能力最强的火箭包括美国联合发射联盟公司的阿特拉斯5号火箭和俄罗斯的zenith-2号火箭,分别可将13.5吨和11吨载荷送入太阳同步轨道。中国的长征7号火箭也有一个5.5吨的运载能力,以太阳的同步轨道。从运载能力来看,PSLV-C37火箭没有国际主流运载火箭的优势。

事实上,“一箭多星”的主要技术难点不是载荷,而是如何让这么多卫星不受干扰地进入轨道。目前,很少有国家和组织掌握了这项技术,包括美国、俄罗斯、中国、印度、日本和欧洲航天局。

中国空间技术研究院的研究员庞志浩告诉媒体,发射“一箭多星”有很多方法。印度这次采用了直接发射和连续释放的方法,这种方法适用于在轨道高度和相位上不需要太高精度的任务。这也是俄罗斯在2014年使用第聂伯火箭创造“每支箭37颗星”的记录的方式。印度的发射也取得了一些技术进步,主要涉及分销商接口和时间控制,但这些都不是重大的空间突破。

如果一次发射多颗卫星对轨道高度和相位要求较高,则应采用多卫星发射末级技术。上面一级,也称为“太空汽车渡轮”,是在火箭上增加一级独立的航天器。当火箭将它运送到某个轨道时,它可以自主飞行,并通过多次点火启动将多个航天器送入不同的轨道。自20世纪50年代以来,美国、俄罗斯和其他国家已经开发了先进技术。到目前为止,根据推进剂的类型和有效载荷的大小,已经形成了几十种“飞行器模型”。比较著名的有美国的“半人马号”、俄罗斯的“微风-M”和“护卫舰”、欧洲航天局的电动助力转向系统和电子稳定控制系统等。中国也成功地启动了探险1号和探险2号。但是印度还没有掌握这项技术。

既然发射到轨道上的卫星数量无法解释“一箭多星”技术的先进水平,为什么印度要追求发射数量的极限?这主要是出于成本考虑。

众所周知,火箭发射成本极高。在轨道上的104颗卫星中,101颗是来自其他国家的商业卫星,其中96颗属于美国,5颗属于以色列、哈萨克斯坦、荷兰、瑞士和阿拉伯联合酋长国。“一箭104星”发射可以充分利用运载火箭的运载能力,经济方便地将更多的商业卫星送入轨道。

近年来,印度一直试图在世界商业发射市场赢得一席之地,并一直将低发射成本视为其最大的竞争优势。据媒体报道,印度太空研究组织收取的发射费仅为其他太空机构的60%左右。

印度总理莫迪亲自宣传印度太空技术的低成本。他在2014年表示,印度发射一枚搭载四颗卫星的火箭的价格甚至低于好莱坞大片《地心引力》的制作成本。

2013年,印度以仅7300万美元的成本向火星轨道发射了一枚无人火箭。相比之下,美国宇航局的类似火星任务耗资6.71亿美元。印度发射中使用的PSLV-C37火箭的成本仅为美国太空探索技术公司猎鹰9号火箭的三分之一。

分析人士认为,印度发射的成功将推动小型卫星的发射和应用。小卫星的应用主要受到成本的限制,“一箭多星”可以降低发射成本,这可能代表小卫星未来的发射方向。然而,这种方法也有一定的风险。一次发射太多的卫星很容易相互碰撞,导致任务失败。此外,小型卫星功能有限,使用寿命短,故障后会产生大量空间碎片。在这方面,国际社会也在研究小型卫星发射和运行的相关规则。