首发平板堆叠式卫星老火箭焕发新动能

文/邓雨楠

7 月23 日10 时50 分，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，将4 颗卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。其中，银河航天灵犀03 星首次应用了一系列新技术，呈现出类似古代奏折的平板堆叠式构型，未来前景值得关注。而为了确保“一箭四星”任务成功，科研人员对长二丁火箭再次实施了优化改进。

▲ 长二丁火箭成功实现“一箭四星”

加速卫星互联网建设

银河航天灵犀03 星由我国银河航天研制，采用平板堆叠式构型，配置柔性太阳翼和主动热控流体回路。这是我国首次在轨验证多星堆叠发射技术，将为我国巨型低轨通信星座的快速部署提供技术支撑。

传统卫星多是立方体造型，科研人员为什么要将卫星设计成扁平的？这有什么好处呢？

顾名思义，平板构型卫星就像一块板子，通常配置一侧太阳翼。发射前，太阳翼折叠收起，与卫星平台堆叠重合，从整体上看起来是扁平的。

银河航天首席技术官朱正贤介绍称，卫星互联网建设需要大批量卫星参与空间组网，为了解决效率问题，一方面，需要实现卫星批量化规模制造，解决组网卫星数量问题，降低卫星制造成本；另一方面，针对火箭运载需求，需要尽量提高火箭空间利用率，降低发射成本。

一般来说，平板卫星一层一层堆叠起来，火箭空间利用率和发射效率较高，降低了发射成本。此外，这种卫星构型类似汽车底盘，有助于实现批量生产，压缩制造时间，降本增效，堪称工程大系统的最优解。

▲ 平板堆叠式卫星太阳翼地面展开测试

银河航天灵犀03 星在火箭内安装时，像一块扁平木板，大大减少了占用空间，有望在未来一箭多星发射中提高火箭空间利用率，进一步降低发射成本，让卫星发射“更便利”。

值得关注的是，银河航天灵犀03星是我国首款使用柔性太阳翼的卫星。这种“柔性的翅膀”单层厚度仅1 毫米左右，可以像古代的奏折一样折叠后装在火箭里，届时主体厚度仅不到5 厘米；在轨工作时，“翅膀”拉开，长度约9 米，宽度超过2.5 米。

什么是柔性太阳翼？根据承载电池片的基板材质，可以把太阳翼分成刚性、半刚性和柔性太阳翼3 类。

▲ 平板堆叠式卫星太阳翼在太空中展开示意图

刚性太阳翼不易发生变形，但整体较厚较大，会影响航天器正常发射，半刚性太阳翼也类似，因此催生了可以大幅缩小的柔性太阳翼。

柔性太阳翼一般采用不到1 毫米厚的柔性薄膜结构作为基板，收拢体积更小，质量更轻。这种“柔性翅膀”具有包络小、重量轻、模块化等特点，更易于收纳，同等质量下面积更大，可以吸收更多太阳能，适合卫星大批量堆叠式发射，对于卫星互联网建设提速增效具有重要意义。

后续，银河航天将加速可堆叠式平板卫星的批量研制，攻关手机直连卫星的相控阵天线、星载大能源系统、数字处理载荷等核心技术，加速我国卫星互联网建设进展。

火箭布局构型再创新

长二丁火箭是航天科技集团八院抓总研制的常温液体两级运载火箭，具备发射不同轨道要求的单星、多星的能力，700 千米太阳同步轨道运载能力为1.3 吨。这次是长二丁火箭今年在太原卫星发射中心第四次发射，也是今年第四次承担商业发射任务。

长二丁火箭总师李建强指出，一直以来，长二丁火箭凭借可靠的产品性能、优质的发射服务，不断丰富构型布局，获得了商业用户青睐。

“商业任务普遍周期短、布局难度高，对研制团队提出了比较高的要求。”长二丁火箭总体副主任设计师丁逸夫透露，在今年4 次商业任务中，长二丁火箭针对卫星特点，进行了一系列布局形式的改进：从“14 星串并联+侧挂组合”布局，到“4星错层并联”布局，再到“41 颗超多壁挂”布局，持续进化，不断丰富大构型布局，在商业航天市场上一路高歌猛进。

这次执行“一箭四星”任务，长二丁火箭发射的卫星数量虽然不多，但其中有一颗包络尺寸较大的可堆叠式平板卫星。设计师接到为这枚火箭设计构型的任务后，仔细研究了4 颗卫星的尺寸、重量等信息，最终设计出“整流罩内舱串并联”构型。

下层支承舱上设置“井”字梁，用于放置2 颗包络尺寸相对较小的卫星。上层过渡舱顶部放置包络尺寸相对较大的堆叠式卫星，旁边并排放置另一颗卫星，有效利用了整流罩内空间包络。

▲ 长二丁火箭分段吊运

据悉，“整流罩内舱串并联”是长二丁火箭首次使用的构型布局，也是长二丁火箭为满足多星发射需求进行的又一次技术创新。

“之前没采用过这样的发射构型，设计之初也曾担心动载荷、力学环境等问题，但我们做了大量仿真和必要的地面试验，确保可靠。”长二丁火箭副总师纪海岽表示，这不仅拓展了长二丁火箭构型布局，也使其能保持更长久的生命力。

▲ 火箭整流罩吊起组装

卫星顺利装进了整流罩，之后要解决的就是让它们安全准确“下车”的问题。卫星与箭体分离的过程中，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。为保证4 颗卫星安全分离，研制人员为火箭设计了精确的分离程序，并根据卫星的不同分离机构，对箭体和卫星偏差进行了多轮仿真计算，确保卫星之间不发生碰撞干扰。

想赢得更多用户，“里子”“面子”都要硬。所谓“里子”，是技术能力。归根到底，“苦练内功”是满足用户需求的核心条件之一。长二丁型号队伍始终将用户最苛刻的需求当作能力提升的最好机会，不断探索全新构型，曾创造性地采用“搭载圆盘”构型，突破了以往侧壁搭载对卫星数量和包络的限制，也不断进行更多科学系统分析，最大限度地满足用户的多样化需求。

积极竞争寻求最优解

面对商业航天发展带来的竞争环境改变，为争夺生存空间和市场资源，长二丁火箭需要不断进行大胆的技术创新和管理创新，适应更多的用户需求。

想要达到最优解，核心算法就是用“可控的弊”来换取“更大的利”。在李建强看来，前者指设计裕度，后者指赢得更多用户。

从某种程度上说，每一枚长二丁火箭都是全新的，都有创新的空间。但在高密度发射态势下，长二丁火箭必须采用批量化设计思路，从以往的“单发性能最佳”转变到“批量性能满足”。

“商业用户最看重的就是时间和金钱。”李建强认为，长二丁火箭从“研制型”转变为“小批量生产型”，虽然设计的产品称不上“极品”，但通过管理模式转变，可以大幅提高火箭的任务适应性和计划灵活性，缩短研制周期，并降低设计、生产和管理成本，在激烈的市场竞争中赢得先机，“站稳脚跟”。

▲ 科研人员在狭小空间内努力工作

为了寻求最优解，无论是型号“两总”，还是一线的设计师、操作人员，每个人在按部就班的工作中都会做到极致“预想”。丁逸夫介绍，由于“整流罩内舱串并联”构型布局较矮，横向包络较大，整流罩与支承舱内的工作空间最窄处仅为50 毫米。为了让卫星们牢牢地“坐”在“座位”上，总装人员要挤在狭小的缝隙里面插插头、拧螺钉，同时还要避免操作过程中壳体磕碰卫星。

按照测试发射流程和技术条件要求，团队在每次测试工作前开展“预想”，对关键操作进行演练，做到各项操作准确无误；在测试操作后开展“回想”，由技术负责人对操作记录和多媒体照片等一一确认，保证测试和操作质量。

▲ 长二丁火箭在市场竞争中不断进步

与竞争对手相比，在“里子”条件差不多的情况下，能够长期获得用户青睐，长二丁火箭凭借的是优质的发射服务。

为了与卫星研制方更好地配合，在工作展开前，研制团队从飞行可靠性、安全性等角度客观地帮用户分析合作是否可行，尽力为对方提供技术建议。

在本次任务中，为了保证星箭联合操作安全性，型号队伍在以往星箭联合操作细则的基础上，将联合操作流程细化到每一步、每个人。他们在正式操作前，开展“双想”工作，同时，利用箭体恢复时间，开展模拟操作，有效保证星箭联合操作质量。

可以说，无论是在产品设计、科研生产方面，还是在服务保障等方面，长二丁火箭“前行的每一步”都是在和客户“双向奔赴”，始终坚持与用户高频次地接触、沟通，听取用户的意见与建议后，再不断超越用户期待，收获长期价值。