出发吧，向着太空|长征八号“一箭22星”，最大的技术突破可能不是你以为的卫星数量( 二 )
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图源中国航天科技集团微博
结合任务需求 ， 设计团队对传统卫星结构进行梳理 ， 设计了新的三层式多星分配器 ， 最终为“乘客”提供了三层“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 。最终 ， 22颗卫星的布局为：锥形支架（沿用了长八遥一火箭的结构）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 。
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 。
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图源中国运载火箭技术研究院微信公众号 。
卫星终于顺利装进了整流罩 ， 之后要解决的 ， 就是让它们安全准确“下车”的问题 ， 这也是设计团队遇到的最大难题之一 。
首先要考虑的是卫星近场分离安全性 。卫星与箭体分离过程中 ， 需要考虑卫星不同的解锁方式和分离能源所带来的运动偏差 。某些时候 ， 这些小偏差会使卫星之间距离缩小 ， 进而威胁到箭体的安全 。
根据卫星的不同分离机构 ， 设计团队对所有的箭体和卫星偏差进行了多轮仿真计算 ， 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 ， 远场分离安全性也是设计人员需要考虑的重点 。”负责弹道设计的李静琳介绍 ， 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 。要在有限的外界分离轨道将22颗卫星错开 ， 避免两两卫星之间干涉 ， 对设计人员来说是个不小的挑战 。
22颗卫星加上火箭末级就是23个分离体 ， 为了保证彼此之间分离的安全性 ， 设计团队要计算分析每一个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 ， 并根据卫星布局和设计分离方案 ， 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” 。
具体到分离动作的设计 ， 也并非易事 。对23个分离体两两之间的相对距离分析 ， 本身所需计算量就非常大 ， 在此基础上 ， 还要维持火箭调姿过程中天基可见 ， 这就要求箭体调姿角度不能过大 。多项要求夹击之下 ， 难度也随之增大：“这是一个相当于多个对象、多种约束、长周期的、需要通过多轮迭代解决的一个优化问题 ， 远场分离计算量比以往翻了好几倍 。”
为此 ， 设计团队专门研制了一个多星远场分析工具 ， 这样一来 ， “通过一次仿真 ， 就可以自动完成23个分离体各自的速度位置计算 ， 以及两两之间相对位置的计算 ， 不仅大幅提高了计算效率 ， 而且提高了远场分析的准确性 。”
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