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微纳卫星的几种在轨发射方法

徐映霞

【期刊名称】《国际太空》

【年(卷),期】2016(000)007

【总页数】8页(P72-79)

【作者】徐映霞

【作者单位】北京空间科技信息研究所

【正文语种】中文

过去的几年中，低成本、微型化器件的发展促进了微纳卫星的蓬勃发展，研发和飞

行的微纳卫星数量显著增加，其用途包括对地观测、技术验证、组成星座和行星际

任务。然而，微纳卫星进入空间的能力相对滞后，虽然各国开展了一些研究计划，

为微纳卫星提供发射机会，但仍有不少微纳卫星无法快速进入空间，得到验证。阻

碍进入空间能力快速发展的原因是，微纳卫星发射不是一个有利可图的市场，降低

成本是主要问题。

使微纳卫星快速进入空间的方法研究大约开始于1999年，最初都是在运载火箭上

面做文章，通过改进运载火箭接口以及使用二级载荷适配器（ESPA），利用运载

火箭的多余推力，将微纳卫星送入轨道。但是这些常规发射方式仍然不能满足微纳

卫星迅速增长的进入空间需求，而且发射价格过高，难以承受，因而带动了非常规

方法进入空间的研究。

常规发射方式指通过运载火箭及上面级将微纳卫星送入轨道的方式，现在较为成熟；

非常规发射方式也称在轨发射方式，即指多个航天器一同搭乘运载火箭进入轨道，

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并与运载火箭及上面级分离后，在适当的时机由其中一个在空间运行的航天器再次

释放，使另一个或另多个航天器进入轨道的方式。这种方式的优势是费用更低、机

会更多，并可以选择发射时间，在需要的时候将微纳卫星送入轨道。在轨发射方式

是近几年为应对迅猛增长的微纳卫星发射市场而发展起来的，它的出现为微纳卫星

进入空间提供了大量机会。虽然之前偶尔有空间探测器或者卫星通过这种方式实现

其任务需要，但基本都是为更好地完成同一任务所采取的措施，不包含在本文所介

绍的在轨发射方式中。

空间站释放方式经过2012－2013年的试验阶段，从2014年开始进入大规模应

用阶段，每年维持在数十颗的释放数量，未来前景也十分看好。目前，空间站释放

的商业服务由美国纳莱克斯公司（NanoRacks）和空间飞行公司（Spaceflight）

以及日本的载人航天系统公司（JAMSS）提供，其需求远超出纳莱克斯公司的预

期，并已接近目前“国际空间站”可提供的极限。因此，纳莱克斯公司正在研发新

的“卡贝尔”（Kaber）释放装置，将每次释放的卫星数量由8颗增加到12颗。

此外，纳莱克斯公司也在考虑建立新的气闸舱（Bishop），解决目前遇到的瓶颈

问题。

从技术角度考虑，空间站释放主要涉及两个方面，一是要有释放策略，二是需要硬

件装置。

释放策略主要从安全性考虑，包括释放后的微纳卫星对空间站可能产生的碰撞威胁、

小卫星间的相互碰撞、对空间站可能造成的通信干扰以及可能产生的空间碎片等问

题，因此需要确定释放方向和速度增量，确保微纳卫星的轨道衰减较快，轨道高度

一直低于空间站；同时控制微纳卫星的加电时间，保证足够的安全距离，使空间站

通信不受影响。

空间站释放的硬件装置一般包括微纳卫星安装容器、分离机构和控制电路等几部分，

目前，空间站使用的释放硬件有3种：日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）研制

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的小卫星轨道释放装置（J-SSOD，2012年开始使用）、纳莱克斯公司研制的立

方体卫星释放器（NRCSD，2014年开始使用）和美国航空航天局（NASA）约翰

逊航