原題：打“專(zhuān)車(chē)” 送北斗雙星準(zhǔn)確入軌 

　　7月25日晚，長(zhǎng)征三號(hào)乙/遠(yuǎn)征一號(hào)運(yùn)載火箭以一箭雙星的方式成功發(fā)射第18、19顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。經(jīng)過(guò)近4個(gè)小時(shí)的飛行，火箭上面級(jí)與雙星成功分離，雙星各自進(jìn)入工作軌道。這是遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)首次執(zhí)行運(yùn)送雙星入軌任務(wù)。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)公司以往研制的北斗衛(wèi)星中，用于變軌的動(dòng)力系統(tǒng)必不可少。這樣的動(dòng)力系統(tǒng)包括衛(wèi)星變軌發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)劑貯箱等，加注推進(jìn)劑后的動(dòng)力系統(tǒng)重量能占到衛(wèi)星全重的60%左右。

　　實(shí)施發(fā)射時(shí)，火箭只能將衛(wèi)星發(fā)射至轉(zhuǎn)移軌道，從轉(zhuǎn)移軌道到工作軌道的路程，就要靠衛(wèi)星自己“走”了。一般來(lái)說(shuō)，這段路程需要衛(wèi)星“走”上幾天的時(shí)間，實(shí)屬漫長(zhǎng)。

　　衛(wèi)星從轉(zhuǎn)移軌道“走”到工作軌道，需要多次變軌。實(shí)施變軌，就要消耗推進(jìn)劑，這也是衛(wèi)星一出發(fā)就要背負(fù)大量推進(jìn)劑的原因。等到衛(wèi)星終于進(jìn)入工作軌道，推進(jìn)劑也消耗得差不多了。在此后的衛(wèi)星在軌工作期間，沒(méi)有什么用處的動(dòng)力系統(tǒng)還將始終伴隨著衛(wèi)星，直至衛(wèi)星“壽終正寢”。

　　北斗雙星這次的太空之旅，沒(méi)有像它們前輩那樣歷經(jīng)周折，而是取消了沉重的用于變軌的動(dòng)力系統(tǒng)，因?yàn)橛小皩?zhuān)車(chē)”將它們直接送入工作軌道，省去了“步行”的辛苦。這個(gè)“專(zhuān)車(chē)”，就是遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)。

　　上面級(jí)是一種具有自主獨(dú)立性的飛行器，由基礎(chǔ)級(jí)運(yùn)載器發(fā)射進(jìn)入準(zhǔn)地球軌道或地球軌道，能夠依靠自身動(dòng)力進(jìn)一步將有效載荷送入預(yù)定工作軌道或預(yù)定空間位置。

　　在這次太空之旅中，北斗雙星每顆星都有一個(gè)舒適的座位，它們端坐在上面級(jí)的雙星分配器上，一路上還能從上面級(jí)源源不斷地獲取電能。

　　7月25日晚，火箭起飛約800秒后，上面級(jí)與火箭基礎(chǔ)級(jí)分離，上面級(jí)主發(fā)動(dòng)機(jī)第一次點(diǎn)火工作，帶著雙星繼續(xù)向前飛行。主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)后，經(jīng)過(guò)約3個(gè)小時(shí)的滑行，上面級(jí)就載著雙星到達(dá)了遠(yuǎn)地點(diǎn)的位置，這時(shí)上面級(jí)主發(fā)動(dòng)機(jī)第二次點(diǎn)火工作，帶著雙星抵達(dá)衛(wèi)星工作軌道。

　　上面級(jí)載著雙星到達(dá)工作軌道后，雙星如何與上面級(jí)平穩(wěn)安全分離至關(guān)重要。在茫茫太空中，兩個(gè)1噸多重的衛(wèi)星從上面級(jí)分離時(shí)一旦承受不了分離裝置解鎖瞬間產(chǎn)生的沖擊或是互相發(fā)生了碰撞，后果將不堪設(shè)想。

　　關(guān)于雙星與上面級(jí)分離方案的研究，研制團(tuán)隊(duì)選擇了一種成熟度較高的低沖擊分離裝置，連接在上面級(jí)與雙星之間。但是在上面級(jí)與雙星進(jìn)行分離試驗(yàn)時(shí)，一個(gè)可怕的問(wèn)題暴露出來(lái)：

北斗雙星承受不了分離裝置工作時(shí)對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生的巨大沖擊。

　　這個(gè)問(wèn)題必須解決，否則無(wú)法按期實(shí)施新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的一箭雙星發(fā)射，甚至將影響北斗全球組網(wǎng)的進(jìn)程。

　　長(zhǎng)三甲系列火箭副總設(shè)計(jì)師葉成敏介紹，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)分離裝置內(nèi)的火工品種類(lèi)、沖擊的傳輸通道等進(jìn)行了全新優(yōu)化，又在多地的試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行了幾十次分離試驗(yàn)，將沖擊一點(diǎn)點(diǎn)降了下來(lái)。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還對(duì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)進(jìn)行了緩沖處理，增大了衛(wèi)星的抗沖擊能力。最終，分離裝置工作時(shí)對(duì)衛(wèi)星的沖擊比最初的設(shè)計(jì)降低了40%~50%，解決了這一難題。

　　那么兩顆衛(wèi)星之間會(huì)不會(huì)發(fā)生碰撞呢？

　　上面級(jí)的總體主任設(shè)計(jì)師陳益透露，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立動(dòng)力學(xué)模型篩選出了近百個(gè)極限偏差工況，對(duì)上面級(jí)與雙星分離的近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)情況進(jìn)行了大量的仿真計(jì)算，還開(kāi)展了多次模擬失重狀態(tài)的雙星旋轉(zhuǎn)分離試驗(yàn)，終于確認(rèn)北斗雙星的分離方案科學(xué)有效、考慮充分，是完全安全可靠的。

　　隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)進(jìn)程的推進(jìn)，上面級(jí)發(fā)射北斗衛(wèi)星直接進(jìn)入工作軌道的模式將成為新常態(tài)。長(zhǎng)三甲系列火箭總設(shè)計(jì)師姜杰認(rèn)為，上面級(jí)發(fā)射北斗衛(wèi)星直接進(jìn)入工作軌道，開(kāi)辟了高軌道衛(wèi)星快速進(jìn)入空間的嶄新途徑，也拓展了長(zhǎng)三甲系列火箭發(fā)展的新領(lǐng)域，“在后續(xù)北斗組網(wǎng)發(fā)射任務(wù)中，上面級(jí)還將多次展露身手。”（謝奇勇/攝）