北斗三號緣何點火4小時後才迎來“發射成功”

11月5日，中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭，以“一箭雙星”方式成功發射第24顆、第25顆北斗導航衞星。這是中國長征系列火箭的第253次發射，長征三號甲系列火箭的第81次發射，遠征一號上面級的第四次發射。中新社發 謝奇勇 攝

北斗三號緣何點火4小時後才迎來“發射成功”

和以往航天活動一樣，北斗三號衞星所搭乘的長征三號乙運載火箭，也是在“五四三二一”的倒計時中點火升空的，先是噴出火焰、吼出巨響，隨後刺入蒼穹。不過，這個最讓人熟悉和震撼的畫面，卻只是整個發射的開始，並不意味着最後的成功。

只有火箭將衞星送到指定位置，也就是所謂的某個軌道，才算是完成“扶上馬送一程”的任務，否則即便飛得再高，從火箭這個環節來説也是“功虧一簣”。

也因此，就某次航天任務而言，從火箭點火，到宣佈任務成功往往要等上一段時間。這個時間的長短，很大程度上和衞星所在的軌道高低有關，比如高軌道自然要飛得久一些，低軌道飛行相對要省“油”一些，快一些。如果要經過地月轉移軌道，飛向月球，自然要更久。不過那是衞星的事，火箭只需把衞星送到地月轉移軌道即可交差。

至於這一次北斗三號的發射，細心的人可能會留意到，11月5日19時45分，北斗三號所乘坐的長征三號乙運載火箭已經點火，但直到4個多小時以後，整個任務才宣佈成功，那時已經接近11月6日凌晨零時。通過公開報道，大家會發現，北斗三號首發的兩顆衞星是地球中圓軌道，這並非圍繞地球的最高軌道，卻為何如此“耗時”？

原因在火箭身上。

事實上，這一次，北斗三號衞星乘坐長征三號乙運載火箭的時間只有半個小時左右，剩下的時間，則都交給了一個名為“遠征一號”的上面級，後者接力，經過3個多小時的奔波，將北斗三號衞星送入目標軌道，才得以完成發射任務。

有的人對“上面級”並不陌生，它和火箭一樣，也是一種運載工具，簡單説即是在原有三子級火箭上面，增加相對獨立的一級，形成“四級火箭”。其功能類似於機場的“擺渡車”，後者將乘客送往不同目的地，上面級則先後將不同的衞星直接送到工作軌道。

也因此，上面級又被稱為“太空擺渡車”。當然，它執行的往往是中高軌航天器發射任務。由中國航天科技集團一院研製的遠征一號上面級於2015年3月31日成功首飛。這一次，是遠征一號上面級第4次執行發射飛行任務。

此前，在沒有“太空擺渡車”時，運載火箭把衞星送入“轉移軌道”後，衞星要通過自身變軌到達工作軌道。中國航天科技集團一院長征三號甲系列火箭副總設計師葉成敏稱，這個過程需要消耗“數噸”燃料，飛行“數天”。而“太空擺渡車”，“接力”火箭飛行後，僅用幾個小時就能把衞星送入工作軌道。

從這個角度來看，4個多小時後即迎來“發射成功”，已是比較快的了。

這也是國際通行的做法。截至目前，世界航天大國先後研發的此類運載器達數十種之多，如美國的半人馬座、俄羅斯微風和護衞艦，都是著名的上面級。畢竟，這樣的上面級不僅能減輕衞星自重、減少衞星的燃料消耗、延長衞星使用壽命，還能增強運載火箭的任務適應性。

至於我國，從上世紀80年代末開始，也已着手研製上面級，不過此前均為滿足某一單一任務而研製，這些運載器對於更多發射任務適應性較弱。而“遠征一號”上面級通用性很強，能多次點火啓動，可滿足不同任務需求。

回到中國全球導航衞星系統的打造，葉成敏説，上面級也是未來北斗三號衞星全球組網的主要發射方式。

他還透露，到2018年，“太空擺渡車”有望新添成員——遠征一號乙上面級。這是上面級中的商業化版本，屆時將與長征二號丙運載火箭組合，執行太陽同步軌道發射任務。

在可以預見的未來，空間活動將變得日益頻繁，一箭多星、直接入軌的發射方式，探月、探火的深空探測任務等需求量將顯得更加可觀。此外，空間站補給的發射與擺渡任務也已提上議事日程，空間碎片主動清理、在軌加註與延壽、目標航天器軌道轉移及系統重構等空間應用產品的市場需求將逐漸顯現。

空間運輸方興未艾，空間應用鴻蒙初闢，屬於“上面級”的空間運輸時代正在向我們走來。