长三乙改进I型运载火箭首飞，中高轨道卫星的首次“一箭双星”发射，中国北斗卫星导航系统建设首次在中圆轨道(简称MEO轨道)“布棋”……

　　4月30日4点50分，随着“力托”北斗卫星导航系统第12颗、13颗卫星的长三乙改进I型火箭，在我国西昌卫星发射中心点火发射，中国航天这一系列扣人心弦的“首演”拉开帷幕。

　　时钟滴答作响，无论在西昌还是在北京、西安，中国航天人全神贯注，密切关注着火箭和卫星的“一举一动”。

　　当西昌卫星发射中心指挥部宣布“北斗二号第12、13颗导航卫星发射圆满成功”时，掌声雷鸣。中国航天的这一系列“首演”，正式组合成一幕让人交口称绝的宇航发射“大戏”，北斗二代一期工程距离圆满收官也已越来越近。


              长三乙改进I型火箭完美“首秀”

　　金牌“新面孔” 有“过人之处”

　　执行此次发射任务的长三乙改进I型火箭，是专为北斗卫星导航系统中圆轨道(MEO轨道)双星发射任务研制的新构型火箭，属于长三甲系列火箭“金牌家族”中的“新面孔”。

　　“原来的长三乙火箭只是适应一箭一星的发射任务，而为了此次发射，我们很早以前就开始做准备了。”长三甲系列火箭总设计师姜杰说。

　　长三乙改进I型火箭首次“披挂上阵”，就执行我国首次中圆轨道双星发射任务，这个“新面孔”究竟有何“过人之处”？这还要从此次双星发射的任务特点说起。

　　火箭此次搭载的北斗导航卫星，是采用东三平台研制而成。北斗MEO轨道卫星虽然比GEO轨道(地球静止轨道)卫星要轻，但两颗加起来也有4吨多重。双星采用上下串联式结构，火箭三子级完成末速修正后，要进行3次姿态调整和3次分离，分别是上星分离前调姿和上星分离、上星支架组合体分离前调姿和上星支架组合体分离、下星分离前调姿和下星分离。

　　“从星箭分离来看，这次比一箭一星分离多了两次分离，整个分离过程还是比较复杂的。”对于此次发射任务的难点，姜杰一语点中。

　　“为此，火箭首先要有足够的运载能力，要能打得动；其次要能装得下两颗卫星；最后还要确保整个发射飞行过程安全可靠，把两颗卫星送入预定轨道。要实现这些目标，长三乙改进I型火箭都没问题。”姜杰说。

　　身材更“修长” 突破新技术

　　在运载能力方面，长三乙改进I型火箭并无变化。如果用标准的GTO轨道(地球同步转移轨道)来衡量它的运载能力，长三乙火箭是5.5吨，完全满足此次发射的运载需求。

　　长三乙改进I型火箭的最大特点还是采用了双星整体吊整流罩。同时，这次发射也是长三乙火箭采用起飞滚转定向、双向风补偿、三级一次工作、串联式双星分离等新技术状态的首次发射，实现了大型平台卫星整流罩外支撑结构串联式一箭双星发射技术的突破。

　　“相比以前，这次的整流罩变得更‘苗条’了。同时，高达57米的长三乙改进I型火箭，也成了长三甲系列火箭中‘个儿最高的’。”长三甲系列火箭总体主管设计师罗恒笑言。

　　罗恒告诉记者，长三乙火箭整流罩的最大直径有4米，而这次则“瘦”到了3.7米。这是因为双星采用上下串联结构，组合体高约10米、重4吨多，所以整流罩在变长的同时，为了减轻火箭的运载“负担”，相应地缩减了直径。

　　整流罩的变动，也使得仪器舱的位置和里面布局发生了改变。据长三甲系列火箭总体副主任设计师张亦朴介绍，以前的仪器舱是被包在整流罩内，此次则单独分离出来，安置在整流罩与火箭三级之间。同样是出于减重的考虑，仪器舱“矮”了一些，里面仪器也都安装在了舱壁上。

　　首飞不紧张 未来更精彩

　　“全箭上涉及到的新技术有6项，首飞的技术状态更改有26项。”姜杰的话，昭示了此次长三乙改进I型火箭在发射技术上将有一个不小的跨越，但也面临诸多新风险。

　　但是在挑战面前，长三甲系列火箭研制发射团队还是通过周密细致的前期工作，确保了发射的圆满成功。

　　“因为要有这么多的新技术和技术状态更改，所以我们在火箭的研制过程中，一共进行了30余项系统级研制试验，在发射前进行了充分的分析计算、仿真和地面试验验证工作。”姜杰表示。

　　据悉，处于高强密度发射状态的长三甲系列火箭，2010年8次发射都圆满成功，去年也实现了九战连捷。今年计划要执行9次任务，发射11颗卫星，其中有两次是一箭双星的发射。

　　“每一次发射，对火箭的要求都不同。所以，我们对于每一发火箭都要开展设计生产试验。火箭在运抵发射场后，要按照发射场的工作流程、测试计划，开展周密的射前准备工作。”姜杰指出，火箭发射试验队的工作流程、测试项目安排得都非常合理，此次在发射场的工作也都很顺利。

　　她同时透露，试验队在发射场完成了23个质量复查项目，通过这些工作，再次确认了火箭产品质量“过硬”，满足发射任务要求。

　　“早在2008年，我们就和卫星系统、发射场系统一起，在北京进行过此次任务的射前联合演练，此后还对3套人马协同作战的工作流程不断优化。所以，这发火箭虽然是首飞，但我们准备充分，到发射场后并不紧张。”罗恒语气平缓地说。一旁的张亦朴也点了点头，这是试验队员们共同的心声。

　　对于此次一箭双星发射的成功，长三甲系列火箭的发射能力和发射效率都得到了很好的提升。未来，长三乙火箭还会不断“进步”。例如，火箭将增加为四级，直接把卫星送入预定运行轨道，而非转移轨道。

　　“以前是把你送到山脚下，然后让你自己爬上去；未来我们就直接把你送上山顶，省事多了。”罗恒这个形象的比喻，预示着“金牌火箭”的未来还会更精彩。

MEO轨道“织上”北斗星

　　“双胞胎”入网很关键

　　随着第12、13颗北斗导航卫星的成功入轨，北斗导航卫星首次“落户”MEO轨道(中圆轨道)，我国的北斗区域导航系统也日趋成型。

　　在此次双星发射之前，太空中已有5颗GEO轨道(地球静止轨道)北斗导航卫星和5颗IGSO轨道(倾斜地球同步轨道)北斗导航卫星，按照“5+5+4”的组网计划，会有4颗MEO轨道卫星上天。而此次发射的两颗卫星，正是北斗二号卫星MEO轨道正样的第1、2颗卫星。

　　据悉，北斗MEO轨道卫星的轨道高度约21500公里，每12个小时绕地球一圈。“这对‘双胞胎’的入网，可使北斗二号卫星导航系统区域星座性能得到周期性改善，并验证一些关键技术。”北斗导航卫星总设计师谢军表示。

　　“按照导航原理，一个用户能接收到四个不同卫星发出的导航信号，就可确定自己的位置，但容易出现误差。”虽然仅靠GEO轨道卫星和IGSO轨道卫星，北斗区域导航系统从覆盖区域和定位精度上，就可基本满足需求。但谢军指出：“MEO轨道卫星的上天，就意味着用户能接收的导航信号更多了。这样一来，迭代计算出来的位置精度就更高，提供的导航服务就会更优质。”

　　在MEO轨道“织上”北斗，还有一项重要功能，就是可以为未来建设北斗全球导航系统开展测试和试验工作。谢军认为，这一点非常关键。

　　“新风险要提前想到”

　　早在1981年，我国就曾用一枚火箭同时把3颗空间物理探测卫星成功送入地球轨道，使我国成为世界上第四个掌握一箭多星发射技术的国家。但与之前中国航天的任何一次一箭多星发射相比，此次北斗一箭双星发射还是经历了诸多“第一次”的考验。

　　“这是首次实施北斗一箭双星发射，在发射场会遇到很多新状况、新环境，这背后隐藏的新风险引起了我们的高度重视。”北斗导航卫星总指挥李长江回忆说，卫星发射试验队在3月初进入发射场，正值中国航天科技集团公司发布《2012年版宇航风险控制要求》，“在试验队动员会上，我们就专门学习贯彻这份《要求》的主要内容，让大家早早地进入备战状态。”

　　“在发射场可能出现的问题，我们都得提前想到。”谈及此处，谢军举例道：

　　两颗卫星放在一个小厂房内总装测试，地线会不会有干扰、产品搁放得太近会不会有碰撞、操作会不会不方便？

　　两颗卫星进行同一个项目的测试，数据如果不一致怎么解释？

　　两颗卫星串联组合后转场，相互间会不会产生电磁干扰？

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　　问题既然能提前想到，就自然有办法解决。对于可能面临的风险，卫星发射试验队早早地就开始认真思考研究，并制定了相应的防范措施。

　　“串并”结合 相得益彰

　　在北京，五院的厂房里可同时安置10颗卫星，实现6颗卫星的并行总装测试和试验。但在发射场，由于厂房条件所限，卫星发射试验队只能下工夫做更多的工作。

　　此次进场，两颗卫星要被安置在一个只有篮球场大小的厂房内。于是，试验队与发射场有关部门携手对厂房进行技术改造，使其温度、湿度、洁净度等指标满足要求，在大厅和转载间各安放一颗卫星。

　　卫星串行运抵发射场后，在厂房内并行开展总装测试工作。此外，像太阳翼展开及光照试验、卫星加注、组合体对接等，都出于精简人员、提高效率、确保安全的考虑，采取串行方式进行。

　　这一系列安排，都大大提高了试验队发射场工作效率。“以往一箭一星发射时，我们有70余人进场。这次的发射场工作更加复杂，但我们进场的人还不到100人，任务也完成得很成功。”北斗导航卫星主任设计师王劼说。

　　对于并行开展的双星测试工作，谢军曾一度有些担心。“以前，如果双星数据比对不一致，还可以通过外部条件不同去解释，但这次不行。”

　　为此，卫星发射试验队对发射场工作提出更高要求，当天的测试数据当天比对，每个阶段都要进行总结评审，确保数据比对工作不留“死角”。最终，产品过硬的质量，让谢军舒了口气：“我在发射场50多天来，这方面工作进展得异常顺利。”

　　“北斗团队的数据比对工作已经形成了一套很好的模式。”李长江介绍，“一项测试数据出来后，既要和产品研制阶段形成的数据进行对比，也要和之前多颗北斗导航卫星的相应数据进行对比，还要和建立的数据包络进行对比，可谓是上了‘三重保险’。”

　　上星“撒腿就跑”确保安全

　　“在此次一箭双星发射过程中，两颗卫星在星箭分离后面临的风险最为严峻，我们也对此做好了充分的准备工作。”发射前，李长江冷静地说。

　　据悉，因为火箭三子级要完成3次调姿和3次分离，这样一来，两颗卫星、卫星支架组合体、火箭残骸四个物体，很可能在某一个时间段“挤”在一个不大的空间内飞行。

　　“虽然经过分析计算，两颗卫星不会‘交会对接’，但两颗卫星之间的最小距离可能只有几十米。”谢军甚至开玩笑说，这回“可绝对不能实现交会对接”。

　　为确保安全，卫星发射试验队对首先分离的上星进行了轨道机动程序调整，让其一分离就变轨，“撒开腿”先跑远，避免与下星发生“亲密接触”。此外，两颗卫星可能会在辐射带边缘运行，所以采取了抗辐射加固措施。

　　在卫星飞行测控过程中，将多次采用“一站双星并行测控”的方式。谢军表示，过去的北斗发射是“双站保单星”，这次难度加大了。但只要合理分配测控资源，就没问题。在飞控过程中，卫星试验队将和各个测控站进行有效沟通，并做好一系列前期故障预案工作。

　　谢军曾说：“在系统工程任务中，只要接力棒交到我们手上，我们就一定要力争跑第一。”如今，北斗一箭双星发射任务已圆满成功，航天人又跑赢了一次。