吊裝中的美國“半人馬座”上面級

【環球軍事報道】2015年是中國航天發射的又一個密集年，計劃完成20次宇航發射，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多項第一的日子：新一代上面級遠征一號即將以“太空擺渡車”的使命迎來首次太空之旅。“上面級”是什么？“遠征一號”未來又將擔負什么樣的太空發射任務？它的出現將帶給中國航天哪些深刻的變化呢？或許可以從遠征一號這個名稱中看到一些端倪。

遠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級。上面級有自主軌道機動能力，在軌飛行時間長，一般可多次啟動點火，滿足不同發射任務需求，能將一個或多個有效載荷(如衛星、空間探測器等)送入預定軌道，就如同機場的擺渡車。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。

據長征-3A系列運載火箭總設計師姜杰在兩會期間接受專訪時透露，長征-3C/遠征-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級火箭的主要任務是搭載可以直接入軌的衛星。以往的3級火箭只能將衛星送至轉移軌道，即3級火箭發射的軌道是橢圓的，衛星需要變軌為圓形軌道。而改進后的4級火箭可以直接將衛星發送至距離更為遙遠的目標軌道，衛星不需要再變軌。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。

遠征一號將為誰“擺渡”？

對于30日遠征一號將要擺渡的首個“客人”是誰，中國航天業界并不愿過多評論。不過國內媒體此前曾公開報道稱，2015年我國計劃發射4顆“北斗”全球導航試驗衛星，對全球導航衛星系統中的新技術進行驗證。

據中國運載火箭研究院黨委書記梁小虹在兩會期間介紹，新研制的遠征-1上面級有四大特點：一是兼具運載器與航天器的技術特性。它是在運載火箭或重復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，滿足不同發射任務的需求。三是工作時間長。上面級長于運載火箭的工作時間，可以達到數小時、數天乃至數十天。遠征-1上面級首次采用了液體推進劑，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執行飛行任務，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/俄羅斯也先后打造了各種上面級。如D段、DM段、DM-SL段、微風-KM、微風-M和“弗雷蓋特”等上面級。歐洲航天局后發制人起點高，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星直接送入軌道，美國還曾用航天飛機發射衛星和空間探測器，它是靠裝在貨艙內的有效載荷助推艙/Star-48B上面級來發射。目前，為了降低衛星成本，美國GPS-2F導航衛星不用遠地點發動機入軌，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”發射，以有效降低發射成本。美國的“半人馬座”、俄羅斯的微風-M、歐洲的EPS等著名上面級，具有多次變軌、高精度導航、星箭接口適應性強等特點，都具備多星多軌道發射能力，進行快速組網。如2015年3月28日(北京時間)，裝有“弗雷蓋特”上面級的俄羅斯聯盟-ST火箭就一舉發射了第7顆和第8顆歐洲“伽利略”導航衛星，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，比如用“半人馬座”上面級先將美國“月球隕坑觀測與感知衛星”送至月球軌道，然后用“半人馬座”上面級對月球進行撞擊。

遠征一號不只是一個任務型號，而是系列編號

 據了解，從上世紀80年代末開始，中國先后研制出多型固體推進劑上面級，并進行了多次飛行，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而研制，只具有一次啟動能力，工作時間較短，對于更多發射任務適應性較弱。遠征一號作為一種液體推進劑上面級，有望成為中國航天領域真正意義上的“太空擺渡車”。

梁小虹表示，為加強中國航天在深空探測、空間試驗等空間領域的探索和服務能力，中國運載火箭技術研究院將按照系列化發展的思路，在遠征一號的基礎上逐步構建多種類、多用途的上面級產品。