以四点连接与分离为例，一颗卫星需要4发火工品起爆解锁，如果一箭十星的话，就需要40发火工品，耗资相当于一辆价值百万元的汽车。

文/徐鸣

编辑/乐艳娜

　　在探索宇宙的旅程中，人类一直在寻求以更有效、更经济的方式将卫星送入太空。最初，一枚火箭只能把一颗卫星送上太空，到了今天一箭多星发射已日趋成熟。多星如何与火箭连接？它们又是如何经济实惠地“下车”进入预定轨道的呢？

　　卫星从系上“安全带”、解开“安全带”再到“下车”的全过程，也就是星箭的连接、解锁和分离“三部曲”。

　　卫星乘“车”时，为了保证牢和稳，需要佩戴“安全带”。大型航天器常用包带式，类似于连接卫星和火箭的一条腰带；小型航天器常用灵活度更高的多点连接式，简单来说，就是把卫星底部的几个点与火箭连接。

　　在到达预定轨道后，卫星就要解开“安全带”准备“下车”。由于星箭之间连接得很紧，需要一股外力来解开“安全带”。根据卫星的规模和质量，可选择“火工”或者“非火工”装置提供动力源来解锁。

　　一般来说，用火工品装置来解锁，可以理解为用炸药炸开卫星的“安全带”，这在星箭分离中应用最为广泛，具有高可靠性、高同步性等优点，是大型卫星解锁的不二之选。但一发火工品的价格为数万元，以四点连接和分离为例，单星解锁直接消耗的火工品成本接近10万元。

　　对于微型卫星，可以选择非火工装置解开“安全带”，也就是不需要“炸”开解锁，可以通过包括形状记忆合金装置、热切割装置等方式进行解锁，一般具有分离冲击小、可重复使用等特点。但由于非火工装置固有特性的局限，大承载、高同步难以同时保证，该方式暂时还不能应用于大型卫星的解锁。

　　星箭解锁之后，卫星就可以按部就班地“下车”去太空翱翔了。传统一箭N星的星箭分离过程相当于一箭一星乘以N。这种多星发射任务，每颗卫星会配套独立的连接解锁装置,相当于每颗卫星都有自己的“座位”和“安全带”，每解开一次安全带都需要炸药提供一次动力源，成本就伴随着每次爆炸而消耗掉了。还是以四点连接与分离为例，一颗卫星需要4发火工品起爆解锁，如果一箭十星的话，就需要40发火工品，耗资相当于一辆价值百万元的汽车，正式发射前地面试验一次就要消耗一组炸药，这都导致了发射成本的增加。

　　为了提高发射效率和节约发射成本，就需要不断在卫星构型的设计和解锁分离机构的研发方面下大功夫。比如从卫星的构型入手，让卫星的构型更扁平适合堆叠。以近日成功发射的我国首款使用柔性太阳翼的平板可堆叠卫星为例，不仅它的平板构型能够让多颗卫星像书本一样摞在一起，充分利用火箭整流罩内的空间，它的分离机构更是以后的省钱妙招。

　　这颗卫星的星箭分离创新使用了堆叠压紧分离机构。采用该机构解锁分离，未来多星堆叠形成组合体后，只需要一副“安全带”就可以连接组合体和火箭；到达“下车”地点时，也只需要一套火工品来提供解锁动力，实现多星统一“抛撒”，相应地也就节约了成本。

　　随着设计和技术的进步,分离机构将更轻、更快、更智能，堆叠式卫星连接与分离、星箭接口通用化、星箭一体化等技术，都将成为未来多型批量发射部署的重要发展方向,为卫星的商业化提供更多可能,打开航天技术的新纪元。

来源：2023年8月23日出版的《环球》杂志 第17期

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