一箭十星

2008年印度發射的火箭、衛星

一箭十星指用一枚運載火箭同時或先後將十顆衛星送入地球軌道的技術。一箭十星其本質是一箭多星技術。

原理背景


地球軌道(Earths orbit)是指地球圍繞太陽運行的路徑,大體呈偏心率很小的橢圓,其半長軸(a)1.496×108千米;半短軸(b)1.4958×108千米;半焦距(c)25×105千米;周長(l)9.4×108千米。
地球橢圓軌道的偏心率(e)和扁率(f)分別為(1/60或0.016和1/7000),太陽即位於該橢圓的一個焦點上。地球到太陽的距離變化在1.471×10^8~1.521×10^8千米之間,平均距離為1.496×10^8千米。地球軌道所在的平面,就是黃道面

歷次發射


發射
發射
2008年4月28日9時20分(北京時間11時50分),一枚印度PSLV-C9火箭搭載10顆衛星升空。繼美國、俄羅斯、歐洲航天局和中國之後第五個掌握了“一箭多星”的發射技術。
2017年1月5日凌晨1時54分,美國太空探索技術公司SpaceX在西海岸加利福利亞州范登堡空軍基地,成功用一枚獵鷹9號火箭,將銥星公司下一代首批10顆通信衛星送入625千米高的低地球軌道。
2017年10月9日,美國太空探索技術公司用獵鷹9號在黎明前從加州中海岸的范登堡空軍基地發射升空,把銥星通信公司的10顆通信衛星送入近地軌道。在發射大約一個小時后,這些衛星將會完成部署。完成發射后,獵鷹9號一級助推器成功返回地球,準確降落在無人海上駁船上。至此,SpaceX的22次火箭回收已經成功了17次。
2017年12月23日,美國太空探索技術公司為客戶銥星通信公司(Iridium)把10顆第二代銥星系統(Iridium Next)衛星,送入近地軌道。
2018年3月30日,美國太空探索技術公司使用二手“獵鷹9號”將第五批、總計10顆Iridium NEXT衛星送入軌道,但回收整流罩失敗。

發射方式


一箭十星
一箭十星
一箭十星發射常用兩種方式。
第一種是把幾顆衛星一次送入一個相同的軌道上。第二種是分次分批釋放衛星,使各顆衛星分別進入不同的軌道。
就是說,運載火箭達到某一預定軌道速度時,先釋放第一顆衛星,使衛星進入第一種軌道運行,然後火箭繼續飛行,達到另一種預定的軌道速度時,又釋放第二顆衛星,依此類推,逐個把衛星送入各自的運行軌道。
為了實現一箭多星,需要解決許多技術。首先是要提高火箭的運載能力,以便把質量更大的數衛星送入軌道。
其次是需要掌握穩定可靠的“星-箭分離”技術,做萬無一失。
預備
預備
運載火箭在最後的飛行過程中,衛星按預告設計的程序從衛星艙里分離出來,不能相互碰撞,還需選擇最佳的飛行路線和確定最佳分離時刻,使多衛星在各自的軌道上運行。另外,還必須考慮火箭運載衛星以後,火箭結構角度和重心分佈發生變化,會使火箭在飛行中難以穩定,多衛星和火箭在飛行中,所載的電子設備可能會發生無線電干擾等特殊問題。
從技術上說,一枚運載火箭發射多種不同軌道的衛星是比較複雜的,不容易掌握。
由這個公式可知,火箭的速度與發動機的噴氣速度成正比,同時隨火箭的質量比增大而增大。即使使用性能最好液氫液氧推進劑,發動機的噴氣速度也只能達到4.3~4.4公里/秒。因此,單級火箭不可能把物體送入太空軌道,必須採用多級火箭,以接力的方式將航天器送入太空軌道。