北斗三號緣何點(diǎn)火4小時后才迎來“發(fā)射成功”

和以往航天活動一樣，北斗三號衛(wèi)星所搭乘的長征三號乙運(yùn)載火箭，也是在“五四三二一”的倒計(jì)時中點(diǎn)火升空的，先是噴出火焰、吼出巨響，隨后刺入蒼穹。不過，這個最讓人熟悉和震撼的畫面，卻只是整個發(fā)射的開始，并不意味著最后的成功。

只有火箭將衛(wèi)星送到指定位置，也就是所謂的某個軌道，才算是完成“扶上馬送一程”的任務(wù)，否則即便飛得再高，從火箭這個環(huán)節(jié)來說也是“功虧一簣”。

也因此，就某次航天任務(wù)而言，從火箭點(diǎn)火，到宣布任務(wù)成功往往要等上一段時間。這個時間的長短，很大程度上和衛(wèi)星所在的軌道高低有關(guān)，比如高軌道自然要飛得久一些，低軌道飛行相對要省“油”一些，快一些。如果要經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移軌道，飛向月球，自然要更久。不過那是衛(wèi)星的事，火箭只需把衛(wèi)星送到地月轉(zhuǎn)移軌道即可交差。

至于這一次北斗三號的發(fā)射，細(xì)心的人可能會留意到，11月5日19時45分，北斗三號所乘坐的長征三號乙運(yùn)載火箭已經(jīng)點(diǎn)火，但直到4個多小時以后，整個任務(wù)才宣布成功，那時已經(jīng)接近11月6日凌晨零時。通過公開報道，大家會發(fā)現(xiàn)，北斗三號首發(fā)的兩顆衛(wèi)星是地球中圓軌道，這并非圍繞地球的最高軌道，卻為何如此“耗時”？

原因在火箭身上。

事實(shí)上，這一次，北斗三號衛(wèi)星乘坐長征三號乙運(yùn)載火箭的時間只有半個小時左右，剩下的時間，則都交給了一個名為“遠(yuǎn)征一號”的上面級，后者接力，經(jīng)過3個多小時的奔波，將北斗三號衛(wèi)星送入目標(biāo)軌道，才得以完成發(fā)射任務(wù)。

有的人對“上面級”并不陌生，它和火箭一樣，也是一種運(yùn)載工具，簡單說即是在原有三子級火箭上面，增加相對獨(dú)立的一級，形成“四級火箭”。其功能類似于機(jī)場的“擺渡車”，后者將乘客送往不同目的地，上面級則先后將不同的衛(wèi)星直接送到工作軌道。

也因此，上面級又被稱為“太空擺渡車”。當(dāng)然，它執(zhí)行的往往是中高軌航天器發(fā)射任務(wù)。由中國航天科技集團(tuán)一院研制的遠(yuǎn)征一號上面級于2015年3月31日成功首飛。這一次，是遠(yuǎn)征一號上面級第4次執(zhí)行發(fā)射飛行任務(wù)。

此前，在沒有“太空擺渡車”時，運(yùn)載火箭把衛(wèi)星送入“轉(zhuǎn)移軌道”后，衛(wèi)星要通過自身變軌到達(dá)工作軌道。中國航天科技集團(tuán)一院長征三號甲系列火箭副總設(shè)計(jì)師葉成敏稱，這個過程需要消耗“數(shù)噸”燃料，飛行“數(shù)天”。而“太空擺渡車”，“接力”火箭飛行后，僅用幾個小時就能把衛(wèi)星送入工作軌道。

從這個角度來看，4個多小時后即迎來“發(fā)射成功”，已是比較快的了。

這也是國際通行的做法。截至目前，世界航天大國先后研發(fā)的此類運(yùn)載器達(dá)數(shù)十種之多，如美國的半人馬座、俄羅斯微風(fēng)和護(hù)衛(wèi)艦，都是著名的上面級。畢竟，這樣的上面級不僅能減輕衛(wèi)星自重、減少衛(wèi)星的燃料消耗、延長衛(wèi)星使用壽命，還能增強(qiáng)運(yùn)載火箭的任務(wù)適應(yīng)性。

至于我國，從上世紀(jì)80年代末開始，也已著手研制上面級，不過此前均為滿足某一單一任務(wù)而研制，這些運(yùn)載器對于更多發(fā)射任務(wù)適應(yīng)性較弱。而“遠(yuǎn)征一號”上面級通用性很強(qiáng)，能多次點(diǎn)火啟動，可滿足不同任務(wù)需求。

回到中國全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的打造，葉成敏說，上面級也是未來北斗三號衛(wèi)星全球組網(wǎng)的主要發(fā)射方式。

他還透露，到2018年，“太空擺渡車”有望新添成員——遠(yuǎn)征一號乙上面級。這是上面級中的商業(yè)化版本，屆時將與長征二號丙運(yùn)載火箭組合，執(zhí)行太陽同步軌道發(fā)射任務(wù)。

在可以預(yù)見的未來，空間活動將變得日益頻繁，一箭多星、直接入軌的發(fā)射方式，探月、探火的深空探測任務(wù)等需求量將顯得更加可觀。此外，空間站補(bǔ)給的發(fā)射與擺渡任務(wù)也已提上議事日程，空間碎片主動清理、在軌加注與延壽、目標(biāo)航天器軌道轉(zhuǎn)移及系統(tǒng)重構(gòu)等空間應(yīng)用產(chǎn)品的市場需求將逐漸顯現(xiàn)。

空間運(yùn)輸方興未艾，空間應(yīng)用鴻蒙初辟，屬于“上面級”的空間運(yùn)輸時代正在向我們走來。

邱晨輝 來源：中國青年報