一箭22 星，長征八號“變形”創紀錄

文/胡藍月

▲長八遙二火箭起飛 屠海超 攝

一支穿云箭，散布滿天星。

首飛一年后，長征八號運載火箭在2022 年2 月27 日以全新姿態第二次從文昌航天發射場起飛。此次出征，長八火箭“輕裝簡行”，去掉了兩枚助推器，從兩級半變為兩級串聯構型，整流罩縮短，攜帶22 顆衛星奔赴500 千米外的太陽同步軌道，刷新了我國一箭多星發射的紀錄，也快速交出了商業衛星共享發射的第一張滿分答卷。

22位“乘客”享受頭等艙

長征八號運載火箭由航天科技集團一院研制，此次搭載的22 顆衛星連同衛星支架總重約2.6 噸，衛星分別來自國內7 家商業航天企業，最重的“乘客”是一顆重約340 千克的小衛星，最輕的一顆微衛星重約15 千克。

長八火箭總體副主任設計師陳曉飛形容，所有衛星都享受頭等艙待遇，長征八號火箭好比駛向太陽同步軌道的列車，22 位乘客經過40 分鐘的旅行后，將抵達同一目的地。

22 顆衛星分離時會互相撞擊嗎？經過嚴格的論證，長八火箭專家給出了明確的答復——絕對安全，能確保衛星放得下、分得開、控得住，目標是一次安置到位。

在長八火箭的整流罩內，22 顆衛星化零為整，按照重量、大小被安置在三段式多星支架上，每顆衛星都有固定“座位”，等到火箭抵達指定位置，再按順序依次“下車”。

因為22 顆衛星主要為光學遙感衛星，在經過目標觀測點時需要充足的光線，才能對同一地點開展連續觀測。經過協商，火箭被安排在陽光直射、最適宜觀測的中午起飛。

整流罩內的三段式多星支架自頂向下被劃分為3 層。頂層圓盤像頂帽子，上面安置了6 顆衛星；中段的圓筒好比軀干，承載空間大，分兩層掛載14 顆衛星；末段錐形似裙擺，搭載兩顆較輕的微小衛星。

長八火箭結構總體副主任設計師于龍介紹，當火箭末級抵達指定位置，調整方向，分12 次釋放衛星。

從頂層圓盤開始，多星支架朝飛行方向彈出第一顆衛星，隨后火箭末級帶動支架在空中轉體，衛星有節奏地與火箭分離，依次飛向工作軌道，支架軀干上最后一組6 顆衛星同時解鎖，如煙花盛開，一首由22 顆衛星奏響的太空圓舞曲落下帷幕。

▲長八遙二火箭整流罩內部

經測算，衛星無論是在剛分離時，還是在繞地球飛行2～3 周后，都安全可控。

提高發射服務性價比

長八火箭700 千米太陽同步軌道的運載能力可達5 噸，本次發射任務衛星總重約2 噸，加上衛星支架總重也不超過3 噸，如果用長八首飛的兩級半構型執行任務，就像“大馬拉小車”——成本高、收益少。

為此，長八火箭研制團隊在確保安全可靠的前提下，對箭體做“減法”，既能完成發射任務，又能節約成本。全新面貌的長征八號遙二火箭是在首飛成功的長征八號基礎型上不增加研制成本、牽引出的一枚改進型火箭。

在設計環節，研制團隊結合本次飛行條件，優先采用已有的成熟技術和產品，在長八首飛的飛行包絡內執行任務。

▲仰視長八遙二火箭

在生產環節，長證八號芯一級與長征七號芯一級基本一致，芯二級與長三甲三級基本一致，采用了通用的4.2 米直徑整流罩，分系統和下游配套單位可以直接提供成熟產品，快速用于火箭總裝總測。

在發射環節，去掉兩枚助推器后，由助推器執行的點火、分離環節取消，火箭執行的動作更簡單，火箭可靠性隨之提升。

科研人員的研制理念是模塊化、系列化、組合化。這也是新一代運載火箭研制的基本思路，面向商業航天市場，多星發射將成為長八火箭的常態。

基于成熟技術和產品，長八火箭可以有效提升研制效率、提高火箭發射服務性價比。以此次發射服務為契機，長八隊伍還將推動搭載模式及星箭接口的標準化，以提高長八任務的適應性，更靈活、快速地執行發射任務。

專家強調要追求性價比，每發火箭承擔的任務不同，相比技術突破，這次發射更注重商業邏輯，降低成本，提高效率。

據悉，目前長八火箭總裝最快是23 天，但總裝后從天津廠房運到發射場，還需進行火工品安裝、單元測試等工作，周期仍較長。在長八火箭總指揮肖耘看來，如果在發射場旁就近建設總裝測試廠房，把發射場測試和出廠測試合二為一，火箭總裝、測試后直接到塔架上準備發射，就能節省一系列測試、檢查、轉運步驟，極大壓縮火箭在發射場的周期，適應未來市場對長八火箭快速發射的需求。

把視野放長遠，一院海南分院項目落地文昌國際航天城，將布局建設創新研發區、商業航天區等功能區，論證布局重型運載火箭、新一代載人運載火箭總裝測試基地和大型地面試驗設施。文昌國際航天城管理局也多次公開表示，海南將用足用好國家政策，加快推動文昌航天發射場建設商業發射工位。為此，海南總裝測試廠房已經開始施工建設，發射工位也正在論證過程中。屆時，7 天就能實現一次長八火箭發射，一年可發射50 發。

▲長八遙二火箭吊裝星罩組合體

正如肖耘所言，未來航天產品也要像汽車那樣采用脈動式生產，用流水線的方式制造火箭，長征八號將有力推動我國中型運載火箭的更新換代，滿足未來中低軌高密度發射任務需求。

共享發射 前途遠大

長八遙二火箭這次發射任務很特殊，2021 年前后經歷了3 輪“拼車”，10 月份才敲定最后一份合同，此時距離火箭發射僅剩4 個月。

2020 年12 月，長征八號運載火箭首飛成功，隨后長八隊伍瞄準一年后的發射窗口，提前備料投產，先確定發射日期，再到市場上尋找“乘客”。尤其是長八火箭作為“新面孔”，亟需第二次成功來鞏固市場信心、積累飛行子樣、增強影響力。

在長八型號兩總的帶領下，商務團隊和技術團隊一起行動，在火箭首飛成功2 個月后，從長春到珠海繞著半個中國走訪了一圈，尋找商業發射市場。

▲長八遙二火箭相比長八遙一火箭，從外觀就能發現改進不少

我國航天發射任務越來越密集，商業衛星發射數量逐年增長，長征八號火箭生逢其時，機遇多，競爭也隨之而來。在發射市場上，長征八號火箭的優勢明顯，它采用了長征七號、長征三號火箭的成熟模塊，用最短時間完成研制，成為我國目前中低軌運載火箭中運力最強的商業火箭，基于火箭的運載能力，長八火箭發射價格具有競爭力。

但就長八遙二任務而言，要在2022 年2 月完成發射，面臨著巨大挑戰。首先，所有客戶必須具備在2022年2 月以前發射的能力，這對衛星研制進度把控提出了比較高的要求；同時，長八火箭運載能力大，需要尋找更多的小衛星用戶“拼車”，以保證發射服務總收益能覆蓋火箭成本，因此，火箭方和航天科技集團所屬長城公司選定市場需求量最大的500 千米太陽同步軌道。

火箭能否按時出廠發射？長八團隊瞄準2022 年元旦前后，鎖定發射時間，倒排生產進度，在沒有明確任務安排的情況下，提前準備產品。

航天發射是高風險領域，長八團隊和衛星用戶謹慎又急切地開始了雙向選擇。

▲長八遙二火箭轉場

衛星企業在衡量長八火箭在發射市場上的可靠性和性價比，長八團隊對衛星企業的資質、研制進度和資金實力做調研，在安全可靠的前提下提升價格優勢。

針對航天發射高風險特性，長城公司為一些有需求的客戶安排發射保險，組織了多場國內外保險宣講，介紹長八火箭的成熟模塊設計理念，讓保險市場和客戶更好地了解長征火箭的安全性、可靠性。長八首飛成功8 個月后，長八遙二團隊敲定了首批合作伙伴。

隨著發射時間一天天臨近，各家衛星進度不盡相同。星箭接口是第一道關卡，文件需要列出衛星發射對運載火箭和發射場的技術要求，以接口控制文件為依據，星箭才能真正開始“牽手”，進行下一步研制工作。

在長八火箭按文件投產了接口部件后，其中一些衛星用戶因為頻率申請、研制進度、資金等問題陸續退出合作。長八商務團隊在儲備的用戶名單中重新尋找合作伙伴，設計團隊也隨之開展了30 多輪方案迭代。由于搭載衛星的數量和人選一直在變，星箭接口的協調工作量很大，長八隊伍對商業航天市場有了更深刻的認識。

隨著電子產品的集成化、模塊化的發展，中低軌道的小衛星發射需求呈現井噴式增長，縱覽國內外發射服務市場，具有高性價比的共享發射已經成為一種越來越成熟、愈來愈普遍的發射方式，被市場認可。

美國太空探索技術公司自2021開始，每年向市場推銷兩三次“太空拼車”，也曾一次發射了143 顆衛星；印度曾有過一箭發射104 顆衛星的發射記錄。

面對國內蓬勃發射的商業發射服務市場需求，長城公司在2021 年使用長征六號火箭完成了長征火箭的首個共享火箭發射服務，又在珠海航展期間舉辦了長征八號、長征二號丁火箭“拼車”發射簽約儀式。

長八隊伍總結稱，目前多變的星箭接口給火箭方帶來巨大的工作量，后續需要制定產品化的標準接口規范，更多地實現產品化，進一步簡化流程。共享火箭模式還有很多機會逐步完善。

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22 顆衛星都有什么用

此次由長征八號火箭發射升空的22 顆衛星主要用于提供商業遙感信息、海洋環境監測、森林防火減災等服務，技術頗有亮點。

泰景三號01 星是0.5 米分辨率可見光遙感衛星，接近240 千克，高分辨率、高質量的光學遙感圖像可以用作資源詳查、城市規劃、環境保護等諸多領域，有望服務國內廣大相關企業、政府等機構。

泰景四號01 星是國內首顆X波段商業SAR 衛星，約340 千克，是22 顆衛星中的“大哥大”，可用于全天時、全天候地獲取高分辨率地表雷達圖像，向用戶提供多樣化、高質量SAR 圖像。

海南一號01/02 星均是對地觀測遙感衛星。海南一號01 星主要應用于海上動態目標觀測，海南一號02 星可對港口、機場、重點城市等進行觀測，獲取彩色圖像，具備視頻成像功能，兩者將有效服務海南省及周邊區域的海洋保護、漁業生產和自然資源調查等多個領域。

文昌一號01/02 星均是寬幅可見光遙感衛星，單星約62 千克，主要功能為對地對海成像和船舶信號采集，將為用戶提供光學遙感圖像和船舶監測數據，對我國海洋海情監視和船只識別、監視提供技術支持。

吉林一號高分03D10～18 星作為高分辨遙感衛星，可獲取分辨率優于0.75 米、幅寬大于17 千米的靜態推掃影像。吉林一號MF02A01星是多功能業務化衛星，主要用于驗證新型通用化衛星平臺設計的合理性及可靠性。這10 顆吉林一號系列衛星將為智慧城市建設、自然資源監測、生態環境保護、農業生產等提供助力。

巢湖一號衛星是國內首顆商業組網SAR 遙感衛星，標志著國產商業SAR 衛星正式進入批產組網時代，其設計具備6 小時應急成像能力。

創星雷神號衛星僅15 千克出頭，用途卻不簡單，將開展基于商用現貨器件的星上數據內部傳輸和加密存儲技術驗證，為后續開展低成本民用航天載荷積累技術和在軌經驗。

天啟星座19 星主要應用于氣象、環保、地震、林業、水利、海洋以及船運、貨運、輸變電、應急等行業用戶的目標位置、狀態等信息的采集回傳。該衛星還在國內首次搭載了最前沿的碘離子電推進系統，主要服務于衛星壽命末期離軌，為履行空間碎片減緩義務提供更高效的解決方案。

星時代-17 衛星能大范圍獲取地表可見光及熱紅外影像，將重點為成都大運會提供場館建設、智慧賽事、生態監測、應急處置等方面的服務，在碳中和監測、防火減災、違規燃燒監測、電力巡檢等方面為大運會提供綠色安全的科技保障。

▲星時代-17 衛星與成都大運會吉祥物

值得關注的是，啟明星一號衛星堪稱中國首個學生造的遙感衛星。2019 年9 月武漢大學論文答辯會上，有學生感覺“有很多新想法，但得不到想要的數據去驗證”，師生干脆決定打造衛星，獲取遙感數據。先后有50 余名學生參與設計、研發及測試，包括20 多名本科生，造就了我國首顆可見光高光譜和夜光多光譜多模式在軌可編程衛星。未來，啟明星一號衛星將為全球所有高校和科研院所提供免費共享數據。

西電一號衛星約88 千克，主要載荷是高光譜探測相機，可以捕獲到各類特殊類型的地物特征，如植被、土壤以及農作物狀態等。作為中星·絲路天圖遙感衛星星座的首發星，西電一號衛星將服務秦嶺地區生態環境保護，對重點地區進行常態化監測和應急響應，未來將服務國土資源管理、農業資源調查統計、生態環境監測與評價、城市遙感綜合應用、安全應急、數字社區、精準農業、交通運輸、旅游、考古文保等領域。

▲便攜式測控設備

火箭發射衛星成功，離不開軌道測控服務。此次航天馭星為18 顆衛星提供服務，根據任務要求，結合不同衛星工作體制、軌道特性等進行了精密規劃和周密部署，共調用全球27 套地面站。

其中，航天馭星調用精河站、中衛站、庫爾勒站、石家莊站、成都站等共12 套設備，成功實現16 顆衛星的首圈次同時測控。

此外，針對此次任務，航天馭星還投入了6 套自主研發的新型便攜式設備，其波束角寬的優勢在衛星入軌捕獲階段發揮了極大作用，主要針對衛星/火箭機動應急測控、低速遙感數據接收、衛星高速上注等應用場景設計，具備多種模式全功能測控和數據接收能力，支持多頻段工作和便攜機動，能夠有效擴展星箭測控能力，提升星箭地通信便捷性和靈活性，為快速發射、應急測控、遙感導航等應用場景提供了迅捷平臺。