一箭41星，中国运载火箭怎么做到的？

本文来自微信公众号：中国航天报（ID：wht_htb），箭星作者：王乐天，中国插图：郑斌、运载吴家栋
 ，火箭编辑：代振莹原文标题：《发射刷新纪录的箭星41颗卫星 ，长二丁是中国如何做到的 ？》，题图来自：视觉中国6月15日，运载由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制的火箭长征二号丁运载火箭成功发射41颗卫星 ，再次刷新了我国一箭多星的箭星最高纪录
。2022年度 ，中国长二丁火箭圆满完成了15次发射任务 ，运载创下了国内单一型号年度发射次数的火箭新纪录 。走在前列的箭星长二丁火箭 ，其奋斗史能否被借鉴？护送41颗卫星安全“上天”“这次的中国合作，是运载因为之前奠定了良好的合作基础，客户对我们比较信任  ，所以整箭的任务也找到了我们。”长二丁火箭总设计师李建强坦言，41颗卫星，确实是一次不小的挑战
。在有限的整流罩空间里 ，如何合理布局 ？有多少“乘客”，就需要多少“座椅”，但“座椅”的重量不容小觑。如果使用传统的圆盘平台搭载方式，圆盘层数越多，留给卫星的运载能力就越少
，所以这种串联方案被设计人员果断否掉 。坐得下，还不能挤。根据卫星静态安全间隙最小也要在100毫米以上的要求，设计人员历经多次探索 
，最终确定使用中心承力桶加锥形支架的搭载方式 ，在中心承力桶下方的锥形支架上安装3颗卫星 ，其余38颗星则以6层7列的布局安装在中心承力桶侧壁
，有效利用整流罩内空间包络。如何确保41颗卫星的“乘坐体验”，并安全“下车”
？首先，卫星“乘坐”在4米高的中心承力桶上
，振动冲击要在卫星能承受的范围内。为此，设计人员根据卫星方提供的卫星模型，做了两轮星箭耦合分析。过程中 ，对4颗振动响应过大的卫星支座做了优化改进，确保在飞行过程中，卫星是“舒适”的。其次  ，还要考虑卫星安全“下车”后的短期分离安全性、长期在轨安全性
，设计人员纷纷提出了想法和顾虑：“天女散花”——短期内可以安全分离出去
，但长期在轨可能会发生碰撞；“层层姿态机动分离”——分离时间过长 ，地面测控时间不够用 ，后面星分离时会超出有效测控弧段 ，分离点数据当下难以及时获取；“层层刹车式分离”——每分一组卫星 ，火箭都会往后退一步，可以确保分离的安全性，但这对总体分离专业和控制系统的设计提出了更高要求。最终，最后一种方式“竞标成功” 。同时 ，此方案也对操作人员提出了更高的要求。保持“鲜活”的秘籍随着国内航天的不断发展 ，竞争者如雨后春笋般层出不穷。显然，“不进则退”已经不符合当下的竞争状态 ，更现实的情况往往是“不进则死” 。激烈的竞争中，如何继续做“第一个吃螃蟹的人”？勇于接纳新事物 、新技术，不断抽丝剥茧般的自我革新 。这是李建强给出的答案 。创新，从一开始就是长二丁火箭的使命
。诞生之初，航天科技集团八院给长二丁火箭的定位是“新技术验证平台”。消化新技术，意味着要有不断试错的勇气。“说到底还是靠人
，更多的还是靠年轻人
。”李建强说道，团队的骨干都偏年轻化，大部分的主任设计师都是85后甚至90后。在李建强房间的书桌上，堆叠着几本专业书 。工作结束回到房间，他还是会再次翻开书本 。不断学习，是李建强对自己的要求，更是对年轻人的要求 ，“年轻人一定要有自己的想法 ，不要停下学习和钻研的脚步，早日成为‘行家里手’ 。”他说道 。作为型号领导，李建强不会轻易否定年轻人的想法 。“年轻人需要更多的成长空间和包容度 。”他说，年轻人很多看似“天马行空”的想法不一定没道理 ，一味打击他们的积极性，就等同于毁掉了型号的活力源头。支撑长二丁火箭保持“鲜活”的背后，是这群向上的年轻人 。李建强也是总开玩笑地鼓励他们
，“不想当总师的设计师 ，不是好设计师。”敢啃“硬骨头”的底气一箭41星的成功探索，再次向世界证明了长二丁火箭的能力。同时 ，期待的目光也纷纷聚焦 。“想要再次实现搭载数量的突破，主要受限于火箭的运载能力
。”李建强回应道。这次41星所使用的是直径为3.8米的整流罩，但实际上长二丁火箭最大的整流罩直径为4.2米。更大的空间意味着只要在运载能力之内 ，假设单个卫星重量下降，就可以坐下更多的“乘客” 。经过这一次41星的实际飞行验证
，也让设计人员对多星的星箭分离安全性有了更大的把握，也想再做点新的尝试 。如果卫星仅通过适配器由火箭释放入轨，意味着有多少颗卫星 ，火箭上就需要配备多少个分离机构 ，还需要增加设备，确保控制通路、测量通路足够多。为了增加搭载数量，国外在入轨的方式上做了很多尝试，例如可以将卫星装在轨道转移部署器上入轨 。李建强说：“我们也正在对此类卫星轨道部署器做相关课题研究 ，这种部署器具有姿态稳定功能、控制功能，还能进行分离数据的测量，可以根据需求选择在轨一段时间后再进行释放，极大降低发射成本。”从未停下技术革新的脚步
，不断提高可靠性 、任务适应性，是长二丁火箭敢啃“硬骨头”的底气 。经年累月，长二丁火箭获得了大量“老将”应得的功绩，并不断树立起多个型号之最的丰碑，而现实也给长二丁火箭抛出了新的困扰：作为现役常规推进剂火箭
，面临着后续如何发展和更新换代的问题。“未来，长二丁火箭在站好当前岗的同时 ，会继续高质量、高效益地承担更多发射任务，此外还会积极开展第四代可重复使用火箭的论证和研制工作
。”李建强说。本文来自微信公众号：中国航天报（ID：wht_htb），作者
：王乐天，插图：郑斌 、吴家栋，编辑 ：代振莹