作者:马帅莎 王冰 来源:中国新闻网 发布时间:2022/2/27 16:51:30
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长八火箭实现22星安全“拼车”:三层“座椅” 分批“下车”

 

中新社北京2月27日电 (马帅莎 王冰)2月27日,长征八号遥二运载火箭以“一箭二十二星”方式,成功将7家研制单位的22颗卫星送入预定轨道,创造了中国一箭发射卫星数量之最。

如何能在有限的整流罩空间里,装下这么多位“乘客”?如何让每位“乘客”坐得舒服,又能安全、准确下车?长征八号火箭设计团队采用了全新的“三层式多星分配器”结构,并对卫星分离安全性进行了充分设计。

三层“座椅”“乘客”各就各位顺利“上车”

长征八号遥二运载火箭整流罩直径为4.2米,在有限的空间内,要实现一箭发射22颗卫星,第一步是要把这些卫星合理布局在整流罩里。

中国航天科技集团一院长征八号运载火箭副主任设计师陈晓飞介绍说,一箭发射22颗卫星在国内未曾有过。由于每颗卫星形状各异,且有多个卫星尺寸较大,所以设计团队在最开始进行布局的时候,首先考虑如何有效利用整流罩内空间包络。

结合任务需求,设计团队对传统的卫星结构进行梳理,最后设计出新的“三层式多星分配器”,为“乘客”提供三层“座椅”。“三层式多星分配器”从下到上分别由锥形支架、中心承力筒和圆盘平台组成。其中,锥形支架搭载2颗卫星,中心承力筒搭载14颗卫星,圆盘平台搭载6颗卫星,完美将22颗卫星装进整流罩中。

虽然是全新结构,但其中也有一些熟悉的“面孔”。一院长征八号运载火箭总体副主任设计师于龙指出,多星分配器最下层的锥形支架沿用了长征八号遥一运载火箭的结构;中心承力筒也是成熟的结构,能够尽可能利用整流罩的空间,在侧壁多挂卫星。

“对于一些直径较大、不适合侧挂的卫星,设计团队则在中心承力筒上方新设计了一个圆盘平台,让大直径卫星安装操作更简洁,分离方向上也没有其他卫星去干涉。”于龙说。

双重考虑分批次“下车”更安全

这22颗卫星分离时以及进入预定轨道飞行时会不会发生碰撞?“座椅”有了,卫星顺利装进了整流罩,但如何让这些“乘客”能够安全准确“下车”?

首先要考虑的是卫星近场分离安全性。于龙介绍说,卫星到天上后要离开箭体,在这个过程中,卫星的动力源和解锁方式会有一些偏差,不是想象中的静态安装位置在哪里,分离过程中就一定在这个范围内不晃荡。某些时候这些小偏差会使得卫星与卫星之间距离缩小,威胁到箭体安全。

根据卫星的不同分离机构,设计团队结合实际卫星布局位置,对所有的箭体和卫星偏差进行多轮仿真计算,让各卫星之间保留一定的近场分离过程中的动态间隙,保证近场分离安全性。

卫星数量越多,分离出去后在轨道飞行碰撞的风险就越大,因此,远场分离安全性也是设计人员需要考虑的重点。一院长征八号运载火箭轨道设计师李静琳指出,分离速度、分离方向、分离顺序是影响卫星后续运动轨迹的关键因素。但在这次卫星数量如此之多的情况下,要在有限的外界分离轨道将22颗卫星错开,避免卫星之间互相干涉,对设计人员来说是个不小的挑战。

22颗卫星加上一个火箭末级就是23个分离体,为了保证彼此之间分离的安全性,设计团队计算分析每一颗卫星运行的轨道参数,对23个分离体两两之间的相对距离进行长周期的仿真、观察和考核,并根据卫星布局,设计分离方案,最终采取了12次分离动作,依次将22颗卫星逐步分离出去,并通过不断调整末级箭体的姿态,实现不同卫星的分离方向调整,确保各个卫星近远场安全,让22颗卫星安心“下车”。(完)

 
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