原標(biāo)題：中國太空擺渡車今日首飛 北斗衛(wèi)星或成首位乘客

2015 年是中國航天發(fā)射的又一個密集年，計劃完成20次宇航發(fā)射，將超過40個航天器送入太空。而3月30日這一天將成為中國航天再創(chuàng)多項第一的日子：新一代上 面級遠(yuǎn)征一號即將以“太空擺渡車”的使命迎來首次太空之旅。“上面級”是什么？“遠(yuǎn)征一號”未來又將擔(dān)負(fù)什么樣的太空發(fā)射任務(wù)？它的出現(xiàn)將帶給中國航天哪 些深刻的變化呢？或許可以從遠(yuǎn)征一號這個名稱中看到一些端倪。

遠(yuǎn)征一號上面級是什么？

所 謂上面級就是運載火箭最上面的一級或多級，其以下的幾級火箭被稱為基礎(chǔ)級。上面級有自主軌道機(jī)動能力，在軌飛行時間長，一般可多次啟動點火，滿足不同發(fā)射 任務(wù)需求，能將一個或多個有效載荷(如衛(wèi)星、空間探測器等)送入預(yù)定軌道，就如同機(jī)場的擺渡車。使用上面級可以大大減少有效載荷自身的燃料消耗，從而大大 延長工作壽命。

據(jù)長征-3A系列運載火箭總設(shè)計師姜杰在兩會期 間接受專訪時透露，長征-3C/遠(yuǎn)征-1是在原本3級的長征-3C火箭上面增加一級，從而變成4級火箭。4級火箭的主要任務(wù)是搭載可以直接入軌的衛(wèi)星。以 往的3級火箭只能將衛(wèi)星送至轉(zhuǎn)移軌道，即3級火箭發(fā)射的軌道是橢圓的，衛(wèi)星需要變軌為圓形軌道。而改進(jìn)后的4級火箭可以直接將衛(wèi)星發(fā)送至距離更為遙遠(yuǎn)的目 標(biāo)軌道，衛(wèi)星不需要再變軌。3級火箭的飛行只需要半小時左右，而4級火箭則需要飛行4~6小時，能飛到幾萬公里的外太空。

遠(yuǎn)征一號將為誰“擺渡”？

對于30日遠(yuǎn)征一號將要擺渡的首個“客人”是誰，中國航天業(yè)界并不愿過多評論。不過國內(nèi)媒體此前曾公開報道稱，2015年我國計劃發(fā)射4顆“北斗”全球?qū)Ш皆囼炐l(wèi)星，對全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中的新技術(shù)進(jìn)行驗證。

據(jù) 中國運載火箭研究院黨委書記梁小虹在兩會期間介紹，新研制的遠(yuǎn)征-1上面級有四大特點：一是兼具運載器與航天器的技術(shù)特性。它是在運載火箭或重復(fù)使用運載 工具上面增加的相對獨立的一級或多級，可依靠自身動力攜帶航天器繼續(xù)飛行。二是可多次啟動。運載火箭將其送入太空后，上面級能多次點火啟動，滿足不同發(fā)射 任務(wù)的需求。三是工作時間長。上面級長于運載火箭的工作時間，可以達(dá)到數(shù)小時、數(shù)天乃至數(shù)十天。遠(yuǎn)征-1上面級首次采用了液體推進(jìn)劑，在軌工作時間為 6.5小時。四是可以先后把不同“乘客”送到不同目的地。在太空，上面級接力火箭繼續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)，可通過飛行軌道的變化，將攜帶的一個或多個航天器直接 送到工作地點。

由于上面級擁有眾多優(yōu)點，美俄等國很早就在研制并使用。美國目前總共研制出10多種上面級，用于發(fā)射大、中、小型有效載荷。如“阿金納”、變軌級、有效載荷助推艙/Star-48B、惰性上面級、“半人馬座”上面級等。

蘇 聯(lián)/俄羅斯也先后打造了各種上面級。如D段、DM段、DM-SL段、微風(fēng)-KM、微風(fēng)-M和“弗雷蓋特”等上面級。歐洲航天局后發(fā)制人起點高，研制了可貯 存液體上面級EPS以及低溫上面級ESC-A和ESC-B。這些航天大國，不僅用裝有上面級的運載火箭把衛(wèi)星直接送入軌道，美國還曾用航天飛機(jī)發(fā)射衛(wèi)星和 空間探測器，它是靠裝在貨艙內(nèi)的有效載荷助推艙/Star-48B上面級來發(fā)射。目前，為了降低衛(wèi)星成本，美國GPS-2F導(dǎo)航衛(wèi)星不用遠(yuǎn)地點發(fā)動機(jī)入 軌，而用裝有上面級的“宇宙神-5”或“德爾塔-4”火箭直接送入工作軌道。

上面級也 常用于“一箭多星”發(fā)射，以有效降低發(fā)射成本。美國的“半人馬座”、俄羅斯的微風(fēng)-M、歐洲的EPS等著名上面級，具有多次變軌、高精度導(dǎo)航、星箭接口適 應(yīng)性強(qiáng)等特點，都具備多星多軌道發(fā)射能力，進(jìn)行快速組網(wǎng)。如2015年3月28日(北京時間)，裝有“弗雷蓋特”上面級的俄羅斯聯(lián)盟-ST火箭就一舉發(fā)射 了第7顆和第8顆歐洲“伽利略”導(dǎo)航衛(wèi)星，把它們分別送到兩個軌道面。美國甚至還用上面級完成某些特殊任務(wù)，比如用“半人馬座”上面級先將美國“月球隕坑 觀測與感知衛(wèi)星”送至月球軌道，然后用“半人馬座”上面級對月球進(jìn)行撞擊。

遠(yuǎn)征一號不只是一個任務(wù)型號，而是系列編號

據(jù) 了解，從上世紀(jì)80年代末開始，中國先后研制出多型固體推進(jìn)劑上面級，并進(jìn)行了多次飛行，全部取得圓滿成功。但此前的上面級均為滿足某種單一任務(wù)而研制， 只具有一次啟動能力，工作時間較短，對于更多發(fā)射任務(wù)適應(yīng)性較弱。遠(yuǎn)征一號作為一種液體推進(jìn)劑上面級，有望成為中國航天領(lǐng)域真正意義上的“太空擺渡車”。

梁小虹表示，為加強(qiáng)中國航天在深空探測、空間試驗等空間領(lǐng)域的探索和服務(wù)能力，中國運載火箭技術(shù)研究院將按照系列化發(fā)展的思路，在遠(yuǎn)征一號的基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建多種類、多用途的上面級產(chǎn)品。