2018年12月29日，長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭踩著新年的鐘聲，將遠(yuǎn)征三號(hào)上面級(jí)送入太空。此后約4小時(shí)內(nèi)，遠(yuǎn)征三號(hào)經(jīng)過(guò)4次精確變軌，把7顆衛(wèi)星分別送入高度相差數(shù)百公里的預(yù)定軌道上。至此，2018年中國(guó)航天發(fā)射任務(wù)圓滿收官。

此次任務(wù)所用火箭和上面級(jí)均由中國(guó)航天科技集團(tuán)八院抓總研制。記者從該院了解到，被稱為“太空巴士”的遠(yuǎn)征三號(hào)上面級(jí)，能通過(guò)一次多星精確部署延長(zhǎng)衛(wèi)星使用壽命，大大降低衛(wèi)星發(fā)射成本，增強(qiáng)衛(wèi)星快速發(fā)射及組網(wǎng)能力。同時(shí)，為滿足聯(lián)合國(guó)關(guān)于空間碎片減緩的要求，遠(yuǎn)征三號(hào)完成任務(wù)后還會(huì)主動(dòng)離軌，在受控狀態(tài)下進(jìn)入地球大氣層燒毀殆盡。

一箭多星不算啥 20次變軌才是真本事

傳統(tǒng)的一箭多星發(fā)射，只能把衛(wèi)星放在一個(gè)軌道點(diǎn)，發(fā)射的軌道參數(shù)基本以主衛(wèi)星需求為準(zhǔn)。也就是說(shuō)，“搭車(chē)”的衛(wèi)星要跟主衛(wèi)星一起“下車(chē)”，再利用自身攜帶的推進(jìn)劑變軌，飛到各自的工作崗位。然而，這種消耗多少會(huì)影響到它們的運(yùn)行壽命。

遠(yuǎn)征三號(hào)是一種介于運(yùn)載火箭與空間飛行器之間的運(yùn)載器。八院遠(yuǎn)征三號(hào)總設(shè)計(jì)師姚建說(shuō)，其采用結(jié)構(gòu)一體化、動(dòng)力主輔一體化、電氣一體化設(shè)計(jì)思路，能連續(xù)48小時(shí)自主在軌飛行，并能實(shí)現(xiàn)最大15度的軌道傾斜角調(diào)整。通過(guò)多次精確變軌，它能將各搭載衛(wèi)星送達(dá)理想軌道位置，很大程度上延長(zhǎng)衛(wèi)星使用壽命，有效提高運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力和任務(wù)適應(yīng)性。

遠(yuǎn)征三號(hào)總指揮談學(xué)軍介紹，遠(yuǎn)征三號(hào)項(xiàng)目自2014年8月立項(xiàng)啟動(dòng)以來(lái)，先后突破了多球體一體化承力式貯箱結(jié)構(gòu)、5000牛再生冷卻擠壓式發(fā)動(dòng)機(jī)、全自主高可靠控制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)異軌多星發(fā)射部署的空白，整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。其中20次以上自主快速軌道機(jī)動(dòng)及部署能力是它最突出的特點(diǎn)。

此次任務(wù)中，遠(yuǎn)征三號(hào)按照計(jì)劃完成21次點(diǎn)火，是國(guó)內(nèi)在軌點(diǎn)火次數(shù)最多的上面級(jí)。同時(shí)也在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)將兩組衛(wèi)星部署到不同軌道。

全程自主議 智能完成星座精確部署

之所以被稱作“太空巴士”，是因?yàn)檫h(yuǎn)征三號(hào)可以一次運(yùn)輸十名或更多高矮胖瘦不同的“乘客”，并將它們逐一運(yùn)送到不同軌道高度、相位的目的地。這種多軌道衛(wèi)星發(fā)射及星座部署能力，和它的高度智能化密不可分。

據(jù)八院805所主任設(shè)計(jì)師吳建桔介紹，遠(yuǎn)征三號(hào)的智能，首先體現(xiàn)在飛行軌跡的自主規(guī)劃能力。它可以根據(jù)與火箭分離時(shí)的軌道狀態(tài)，在無(wú)地面干預(yù)的情況下自主計(jì)算最優(yōu)飛行路徑。即便在入軌偏差較大的情況下，仍能保證后續(xù)任務(wù)順利開(kāi)展，將衛(wèi)星準(zhǔn)確部署到位。

同時(shí)，遠(yuǎn)征三號(hào)具備飛行狀態(tài)自主確定能力，即使沒(méi)有地面測(cè)控網(wǎng)支撐，也能在全任務(wù)過(guò)程自主確定飛行軌跡和姿態(tài)，真正做到發(fā)射以后無(wú)人操控，自主完成軌道部署任務(wù)。

此外遠(yuǎn)征三號(hào)還能對(duì)器上設(shè)備進(jìn)行自助管理。面對(duì)復(fù)雜的空間環(huán)境，它可以有效應(yīng)對(duì)如GNSS接收機(jī)、星敏感器、控制計(jì)算機(jī)、伺服機(jī)構(gòu)、主發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備的異常情況，自主完成故障診斷，故障源隔離和系統(tǒng)功能重構(gòu)，保障飛行任務(wù)的高可靠完成。

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