手可摘星辰：航天員在太空徒手釋放衞星解析

作者：王海英 賁勳

【環球網軍事報道】近日，據俄羅斯媒體報道，俄羅斯航天員尤爾奇欣和梁贊斯基在進行的一次太空行走中，除了一些日常維修任務外還徒手釋放了5顆微納衞星。這些衞星平均重量為5公斤，預計在軌工作時間為5~18個月，將在自主飛行中執行傳輸遙測數據、導航系統測試、拍攝地球表面等任務。那麼，航天員在太空徒手釋放衞星有哪些特點？又是否會成為一種趨勢呢？

釋放方式靈活多變

此次航天員從國際空間站上徒手釋放衞星並非第一次，早在2011年8月3日俄羅斯航天員伏科夫就釋放了一顆重25.85公斤的無線電通信微衞星。2014年，俄羅斯航天員奧列格釋放了1顆重0.9公斤的微納衞星。該衞星裝有測量温度和壓力的儀器，以及能拍攝地球的照相機。

徒手釋放衞星入軌，手可摘“星”辰的方式讓人們驚歎科技進步的同時，也為嚴肅的航天活動增添了一絲浪漫色彩。

目前，世界上絕大多數人造衞星的入軌方式都是由運載火箭將其送入預定軌道，其大致可劃分為直接入入軌、滑行入軌、過渡入軌3種。

由運載火箭將衞星直接送入預定軌道的特點是時序固定化，即火箭將衞星運送到太空什麼高度、什麼方向角、什麼速度、什麼時候分離都是固定程序，在火箭發射之前就已經確定好，而且發射後一般情況下不可更改。

由載荷艙釋放是衞星入軌的另一種方式，空間站、飛船、航天飛機(已退役)都能勝任這項任務。

相比運載火箭將衞星送入軌道的方式，由載荷艙釋放衞星入軌的方式更加靈活。其優點是成本相對較低，無需專門的火箭發射，釋放時靈活方便，對火箭發射時間窗口、衞星入軌參數要求不高，特別適合臨時需要時應急釋放衞星，甚至可以根據需要在空間站臨時組裝微納衞星再釋放出去。

這次釋放部署的衞星是用來紀念第一顆人造地球衞星發射60週年，因此衞星被貼上了特殊的紀念標誌。

從技術角度講，目前從太空徒手釋放衞星並不是主流，其侷限性比較明顯。首先，需要航天員出艙進行太空行走，其面臨的風險較高。其次，徒手釋放衞星的侷限性是依賴於人的操作，受人體力量限制，在太空中很難釋放較大的衞星，且一次出艙能夠釋放的微納衞星數量有限。最後，徒手釋放衞星對軌道有一定要求，如果沒有釋放到預定軌道，衞星就有可能與其它空間飛行器、碎片等發生碰撞，甚至有直接墜毀的危險。

手動釋放沒有形狀限制

從空間站上釋放衞星需要制定周密的釋放策略，要應對包括釋放後微納衞星可能對空間站產生的碰撞威脅、微納衞星相互間的碰撞、對空間站的通信干擾，以及可能產生的空間碎片等各種問題。

這種釋放方式與“一箭多星”發射的釋放方式有類似之處。“一箭多星”發射中，次載荷釋放遇到的問題主要有三方面：一是要避免次載荷與主載荷和運載火箭相互接觸;二是要避免次載荷之間相互接觸;三是次載荷軌道衰減的管理。

因此，釋放機動方案的設計是確保載荷安全完成任務的關鍵，在已完成的“一箭多星”發射中得到了驗證。所不同的是，“一箭多星”發射時，幾十分鐘內釋放的衞星數量最多可達到上百顆，而從空間站釋放時，每次釋放的數量僅為幾顆，因此相對降低了釋放策略的複雜程度。

如今，為了方便釋放衞星，國際空間站上安裝了專門釋放衞星的裝置。目前，國際空間站上安裝有2個小衞星釋放裝置，分別是日本實驗模塊小衞星軌道釋放器(J-SSOD)和NanoRacks立方體衞星釋放器(NRCSD)。其中，J-SSOD是國際空間站上首個小型衞星釋放器。NRCSD是ISS中首款商業化的小型衞星釋放器。J-SSOD有2個衞星安裝盒，每個衞星安裝盒最多可容納3顆小型單體立方體衞星。

NRCSD比J-SSOD研製更晚，因此更為先進，釋放能力更強，持有8個釋放器，每個釋放器能夠容納6U的衞星，每個氣閘週期允許總共釋放48U衞星。

這兩種釋放器的原理均是通過氣壓彈射方式，即利用機械臂將裝在箱子內的衞星移動到釋放地點，利用彈簧的力量，將衞星向國際空間站運行的反方向彈出。需要指出的是，目前的衞星釋放裝置只能釋放標準化的立方體衞星，而手動釋放對於衞星形狀沒有限制，可釋放的衞星種類更多，這是手動釋放衞星的優勢所在。

仍然是補充手段

目前，在空間站上無論是手動釋放衞星還是藉助機械裝置釋放衞星，其運行軌道均為近地軌道，且多數是微納衞星，對於質量大、軌道高的衞星來説，仍然需要通過運載火箭來發射入軌。

隨着科技的發展，微納衞星體積越來越小，功能越來越強大，應用範圍也會越來越廣泛，在空間站上釋放衞星的需求也會越來越多。空間站釋放功能的實現使航天工程成為一種經濟可承擔的項目，大大降低了准入門檻。

在空間站上徒手釋放微納衞星使人類多了一種釋放衞星入軌的方式。目前，由於各國還沒有統一微納衞星的外觀和尺寸標準，有些衞星並不能與空間站上釋放衞星的機械裝置兼容，因此徒手釋放微納衞星還必不可少。不過，隨着航天技術進步，標準統一化，利用機械裝置釋放衞星將會成為主要形式，而徒手釋放會成為一種補充方式。