北京時間10月23日凌晨2時37分,印度起飛重量最大的GSLV Mk-III 型運載火箭,成功將36顆英國一網公司最新發展的低軌道納米通信衛星送入預定軌道,這不僅意味着印度開始大規模布局商業航天發射市場,同時也意味着GSLV Mk-III 型運載火箭的首飛成功,以及為接下來印度實施載人航天奠定了基礎優勢。
可以說這兩年特別是以美國SpaceX旗下的獵鷹-9運載火箭多次執行“一箭多星”發射任務後,全球範圍內採用這種“公交車集載”發射模式的衛星數量越來越多。但為何航天實力出眾的我國卻一直不熱衷這種航天發射模式呢?
首先需要澄清的是,我國不熱衷這種一箭多星的發射模式,並非技術原因,相反我國在一箭多星發射技術上比印度、SpaceX先進的多。比如今年2月份我國首次發射長征8號遙二光桿型運載火箭時,就一次性發射了22顆不同類型的各類小型衛星,而且這22顆衛星並沒有和印度、SpaceX一樣天女散花般一次性釋放到統一軌道,而是藉助適配器將衛星分別送入了不同高度的運行軌道,光是這一點就直接將印度、SpaceX這些只會在同一軌道釋放納米衛星的航企甩好幾條街。
其實我國一直不太熱衷這種一箭多星的發射模式,主要和我國航天發展規劃有直接關係,因為我國當下航天發展主要是繼續開展載人航天、深空探測兩大方向。前者如神舟載人飛船、天舟貨運飛船、天宮空間站建設這些,後者則如火星探測、月球採樣返回這些。而載人航天和深空探測的航天器單體重量都很大,比如神舟載人飛船單體重量將近9噸,天舟貨運飛船單體重量接近14噸,天宮空間站不管是天和核心艙還是問天、夢天實驗艙,單體重量都超過了20噸以上。
深空探測方面的天問一號火星探測器單體重量雖然只有5噸,但需要運載火箭直接將其送到高度更高的地火轉移軌道,對於火箭的運載力、推重比、發動機比沖都有着更高的要求;此前發射的嫦娥5號月球探測器重量達到了8.2噸,也需要火箭直接將其送往地月轉移軌道。
那光是執行這些單體重量都在好幾噸、甚至幾十噸的大型航天器發射任務,就已經佔據了我國航天發射的主要載荷。像我國運載力最大的長征5B大型運載火箭近地軌道運載力22噸,只能發射一個核心艙或者實驗艙,但如果用長征5B來執行一箭多星發射任務的話,估計長征5B發射一次,SpaceX的獵鷹-9火箭至少得發射四五次才行。
不過我國近幾年投入運營的三型快速反應運載火箭,基本都在執行一箭多星的發射模式。比如長征六號小型運載火箭在今年8月份就曾一箭16星發射過,最大發射記錄更是達到了一箭20星;長征11號小型運載火箭自2018年首飛發射以來,已經先後多次完成一箭5星發射任務;快舟一號小型運載火箭,也從2013年首飛以來,已經先後多次完成一箭6星發射任務,而這三大快速反應衛星主要執行的都是一些小型商業、試驗衛星的發射任務。
所以不是我國不熱衷一箭多星發射任務,而是當前我國航天發展的兩大方向中,無論任何一種航天器質量都非常大,根本不可能實現一箭多星發射模式,只有一些小型商業衛星等航天任務,需要用到一箭多星技術來將降低發射成本。
如果從一箭多星技術的優勢來說,一箭多星最大的優勢就是能夠更充分地利用火箭運載能力,提高發射效率,降低發射成本。但這種一箭多星的發射模式,只適用於小型納米衛星,這些衛星普遍重量只有幾十千克,體積也非常小巧,且運行壽命較短,一般只有一兩年時間。
而我國當前長征系列運載火箭,主要執行和突破的是更大單體質量、更高軌道的發射任務。比如這個月底,長征5B運載火箭就要將單體重量22.5噸的夢天號實驗艙,一次性發射到近地軌道上去和天宮空間站交會對接,這樣的技術對於印度就算再摸索10年也不一定能實現,包括將火箭重複回收利用耍的非常溜的美國SpaceX,當下也沒有這個實力。
而且對於這種一箭幾十星的發射模式,相信要不了多久我國也就開展,因為當下我國正在開展“鴻雁星座”和“行雲工程”兩大“國網航天工程”。
鴻雁和行雲工程都是類似SpaceX的星鏈全球通信系統,只不過前者屬於航天科技、後者屬於航天科工。但兩者整體性能都比星鏈先進得多。同樣發射到近地軌道的通信衛星壽命更長、信號覆蓋範圍更廣、通信速率更高,而且所需衛星數量更少,且能夠根據所在地區的人口數量和分散密度實時調整衛星信號覆蓋率。
反觀SpaceX的“星鏈”為了降低成本、只能降低技術標準,所以性能不行只能數量來湊,也就造成了整個星鏈必須有兩三萬個納米衛星才行,而且在星鏈建設過程中,初期發射的部分星鏈就已經退役,所以就需要永遠性的一邊退役、一邊發射來維持整個星鏈系統的正常運轉。
雖然現階段有傳聞稱航天科工、航天科技、中電科以及國內幾大私營航天企業都計劃或者正在實施的航天建設工程被統一暫停,是因為類似星鏈這種小尺寸納米衛星組建的低軌通信系統會造成近地軌道侵佔、嚴重影響衛星運行以及會增加太空垃圾。所以我們國家已經將這些不同的低軌道衛星通信系統進行了整合,由各大企業參與,統一建設的“國網系統”,將涵蓋通信、衛生、醫療、地質、環境、氣象、航拍等數十種覆蓋民用的超大型衛星低軌系統。
而且早在2020年,我國就向國際電信聯盟ITU提交了一個由12992個衛星組成的衛星系統計劃書,所以迎來我們一箭幾十星、一箭上百星的好日子,也已經在路上了。