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低軌星座衛(wèi)星高密度部署支撐技術(shù)分析

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來(lái)源：國(guó)際太空

作者：李修峰姚延風(fēng) 裴勝偉李鳳簪

1 概述

低軌星座系統(tǒng)具有傳輸時(shí)延低、鏈路損耗小、全球無(wú)縫覆蓋等優(yōu)勢(shì)，是衛(wèi)星通信領(lǐng)域重要的發(fā)展方向。低軌星座系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)寬帶通信、物聯(lián)網(wǎng)窄帶通信和導(dǎo)航增強(qiáng)、遙感成像方面的應(yīng)用潛力逐步釋放，不斷催生新的應(yīng)用模式，而新應(yīng)用模式所展現(xiàn)的更加靈活、更高彈性、更大承載的需求特征，也進(jìn)一步推動(dòng)低軌星座系統(tǒng)朝著多軌協(xié)同、規(guī)模擴(kuò)展的巨型復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)展。

低軌衛(wèi)星單星覆蓋范圍小，發(fā)射入軌衛(wèi)星數(shù)量需要達(dá)到一定規(guī)模，星座系統(tǒng)才能具備基本的服務(wù)能力。受軌道特點(diǎn)限制，低軌衛(wèi)星壽命較短。因此，在較短時(shí)間內(nèi)完成星座部署，星座系統(tǒng)項(xiàng)目才能獲得最大化收益。另外，由于低軌頻率和軌位資源有限，低軌星座必須遵守國(guó)際電信聯(lián)盟“里程碑”規(guī)定，即在規(guī)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)部署指定數(shù)目的衛(wèi)星，這對(duì)低軌星座特別是巨型星座項(xiàng)目的衛(wèi)星部署計(jì)劃提出了更高的要求。在此背景下，采取低成本、短周期的高密度部署方式將成為低軌巨型星座系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施的必然途徑。

以“星鏈”（Starlink）、“一網(wǎng)”（OneWeb）等為代表的低軌星座項(xiàng)目引起了新一輪的低軌星座發(fā)展浪潮，它們?cè)诠こ虒?shí)踐中不斷探索創(chuàng)新衛(wèi)星高功能密度設(shè)計(jì)、規(guī)?；a(chǎn)、一箭多星發(fā)射等技術(shù)，推動(dòng)了衛(wèi)星批量化研制與發(fā)射技術(shù)的進(jìn)步，為巨型星座系統(tǒng)的衛(wèi)星高密度部署實(shí)施提供了技術(shù)指引。本文對(duì)低軌星座高密度部署所涉及的功能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及發(fā)射三方面支撐技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜合分析，為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)儲(chǔ)備和發(fā)展規(guī)劃提供參考。

2 衛(wèi)星高密功能設(shè)計(jì)技術(shù)

低軌衛(wèi)星高功能密度設(shè)計(jì)是在低成本進(jìn)入太空需求和高集成、小型化技術(shù)發(fā)展的共同作用下出現(xiàn)的。功能密度是指單位衛(wèi)星質(zhì)量所能提供的功能，功能密度越高，實(shí)現(xiàn)給定性能指標(biāo)所消耗的系統(tǒng)資源越少，衛(wèi)星入軌體積需求越小，進(jìn)入空間的成本越低。高密度功能設(shè)計(jì)技術(shù)主要體現(xiàn)在高集成小型化電子技術(shù)、多星發(fā)射衛(wèi)星構(gòu)型布局技術(shù)和多任務(wù)載荷適應(yīng)性平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)三個(gè)方面。

高集成小型化星載電子技術(shù)

高集成星載綜合電子和小型化天線是在有限星上資源條件下實(shí)現(xiàn)能力提升的必由之路，也是當(dāng)前低軌衛(wèi)星高功能密度設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向。

衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)是衛(wèi)星任務(wù)處理和控制的中心，其設(shè)計(jì)水平很大程度上決定了衛(wèi)星的性能。新一代衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)有：①功能集成化設(shè)計(jì)：通過(guò)軟硬件資源合理配置和綜合利用，減少系統(tǒng)間的接口和硬件資源的消耗，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化和簡(jiǎn)約化；②系統(tǒng)架構(gòu)開放式設(shè)計(jì)：定義統(tǒng)一的電子工程環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)化接口，在一個(gè)共同的模塊化環(huán)境中開發(fā)所有功能；③軟件定義功能設(shè)計(jì)：在一個(gè)可重構(gòu)的硬件平臺(tái)上加載不同功能的任務(wù)軟件，實(shí)現(xiàn)星上通信資源的高效按需調(diào)度和配置。

激光通信具有通信頻帶寬、傳輸信息容量大、抗干擾抗截獲能力強(qiáng)以及激光終端體積小、質(zhì)量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，是空間信息傳輸中非常具有前景的技術(shù)途徑。星載小型化激光通信載荷技術(shù)主要特點(diǎn)有：①以較低的資源占用實(shí)現(xiàn)極高的通信速率；②以高度集成化實(shí)現(xiàn)高度的可靠性；③以微組裝的模塊化方式實(shí)現(xiàn)低成本的復(fù)制，便于大規(guī)模量產(chǎn)。

多波束相控陣天線通過(guò)波束形成網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的高增益波束，具有靈活度高、掃描角域?qū)?、可靠性高等?yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為低軌衛(wèi)星星座的核心載荷之一。隨著單片微波集成電路的問(wèn)世以及多芯片組裝技術(shù)、系統(tǒng)封裝技術(shù)等先進(jìn)封裝技術(shù)的進(jìn)步，射頻收發(fā)組件由磚塊式向集成度更高的瓦片式過(guò)渡。

多星發(fā)射衛(wèi)星構(gòu)型布局技術(shù)

衛(wèi)星構(gòu)型布局設(shè)計(jì)是在發(fā)射約束、衛(wèi)星功能約束和空間環(huán)境約束下，確定衛(wèi)星的主承力結(jié)構(gòu)方案、艙段組成和星上設(shè)備布局方案的衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)過(guò)程。采用“一箭多星”發(fā)射方式的衛(wèi)星，在構(gòu)型布局設(shè)計(jì)時(shí)還需要重點(diǎn)考慮多星布局、星間連接、分離安全等發(fā)射約束。隨著星座衛(wèi)星數(shù)量的增加，提升一箭發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量的需求日益迫切。

為充分利用整流罩內(nèi)空間，“一箭多星”發(fā)射衛(wèi)星的外形設(shè)計(jì)一般采用以下兩種形式。

1）單顆衛(wèi)星獨(dú)享整流罩橫截面，多星在整流罩縱向串聯(lián)實(shí)現(xiàn)多星布局，衛(wèi)星橫截面設(shè)計(jì)為圓形或多邊形，例如：“一箭4星”發(fā)射的“磁層多尺度探測(cè)”（MMS）衛(wèi)星和“一箭8星”發(fā)射的“軌道通信”（Orbcomm）衛(wèi)星。

2）多顆衛(wèi)星共享整流罩橫截面，多星在整流罩橫向并聯(lián)和（或）縱向串聯(lián)實(shí)現(xiàn)多星布局，衛(wèi)星橫截面設(shè)計(jì)為三角形、梯形或矩形，例如：“一箭5星”發(fā)射的銥星（Iridium）、“一箭36星”發(fā)射的OneWeb衛(wèi)星和“一箭60星”發(fā)射的Starlink（V1.0）衛(wèi)星。

衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與星箭/星間連接方式相關(guān)。按照主承力方式的不同，多星發(fā)射衛(wèi)星一般可分為：承力筒式構(gòu)型、板架式構(gòu)型、框架式構(gòu)型。MMS衛(wèi)星采用承力筒式構(gòu)型，如圖1所示，衛(wèi)星設(shè)計(jì)成八邊形截面，質(zhì)量約1360kg，收攏包絡(luò)約為3.4m×3.4m×1.2m。衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)由中心承力筒、上面板、下面板和8塊側(cè)板構(gòu)成。

圖1 MMS衛(wèi)星構(gòu)型示意

中心承力筒、下面板和8塊側(cè)板構(gòu)成了衛(wèi)星平臺(tái)。“下一代銥星”（IridiumNext）采用板架式構(gòu)型，如圖2所示，質(zhì)量約860kg，收攏包絡(luò)約3.1m×2.4m×1.5m。衛(wèi)星設(shè)計(jì)成梯形截面的六面體結(jié)構(gòu)，由金屬框架、6塊復(fù)合材料艙表板和2塊復(fù)合材料艙內(nèi)隔板構(gòu)成。Starlink（V1.0）衛(wèi)星采用框架式構(gòu)型，質(zhì)量約260kg，收攏包絡(luò)約3.2m×1.6m×0.22m。衛(wèi)星設(shè)計(jì)成矩形截面的平板結(jié)構(gòu)，由一體化金屬框架結(jié)構(gòu)和3組對(duì)接裝置構(gòu)成。為適應(yīng)平板構(gòu)型特征，星載設(shè)備（如高收納比柔性太陽(yáng)翼和平板式相控陣天線）均進(jìn)行了扁平化設(shè)計(jì)。

圖2 Iridium Next衛(wèi)星構(gòu)型示意

多任務(wù)載荷適應(yīng)性平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)

有效載荷是衛(wèi)星的核心部分，直接決定衛(wèi)星的任務(wù)和用途。隨著低軌衛(wèi)星在通信、導(dǎo)航和遙感領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，新型有效載荷不斷涌現(xiàn)，要求衛(wèi)星構(gòu)型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從定制化平臺(tái)向強(qiáng)適應(yīng)性平臺(tái)轉(zhuǎn)變，需要具備多種載荷布局適應(yīng)能力。主任務(wù)多載荷適應(yīng)性設(shè)計(jì)和搭載任務(wù)多載荷適應(yīng)性設(shè)計(jì)是目前主要研究方向。

主任務(wù)多載荷適應(yīng)性設(shè)計(jì)繼承衛(wèi)星公用平臺(tái)設(shè)計(jì)理念，依據(jù)成功的首發(fā)衛(wèi)星形成確定和相對(duì)固化的平臺(tái)技術(shù)狀態(tài)基線，通過(guò)模塊化、系列化和通用化設(shè)計(jì)，逐步建立成熟的公用平臺(tái)產(chǎn)品。延長(zhǎng)使用壽命平臺(tái)（ELiTeBus-1000）是泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）面向中低軌小型衛(wèi)星星座推出的多載荷適應(yīng)性衛(wèi)星平臺(tái)，用于“全球星”（Globalstar）星座、IridiumNext星座和“另外三十億人”（O3b）星座建設(shè)，已發(fā)射入軌117顆衛(wèi)星，如圖3所示。

圖3 ELiTeBus-1000平臺(tái)載荷應(yīng)用示意

搭載有效載荷是指搭載在商業(yè)衛(wèi)星平臺(tái)上、為滿足特殊需求而設(shè)計(jì)的額外載荷。通過(guò)搭載服務(wù)，用戶能夠快速高效且低成本地將有效載荷送入太空。目前，搭載有效載荷已廣泛應(yīng)用在空間態(tài)勢(shì)感知、碎片監(jiān)測(cè)以及氣象監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。IridiumNext系統(tǒng)是第一個(gè)搭載其他有效載荷的商業(yè)系統(tǒng)，可提供質(zhì)量50kg、體積30cm×40cm×70cm、平均功率50W、峰值功率200W的載荷搭載能力?！昂诮芸恕保˙lackJack）項(xiàng)目是搭載任務(wù)多載荷適應(yīng)性技術(shù)研究的最新方向，該項(xiàng)目衛(wèi)星商業(yè)化通用平臺(tái)的電氣、軟件、網(wǎng)絡(luò)等接口設(shè)計(jì)要求采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)，能夠搭載多種類型的有效載荷。

3 衛(wèi)星高密度生產(chǎn)技術(shù)

針對(duì)衛(wèi)星批量研制需求，國(guó)外宇航企業(yè)已經(jīng)對(duì)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、先進(jìn)生產(chǎn)模式、自動(dòng)化裝配等先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)行了探索和應(yīng)用，大幅提升了衛(wèi)星產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

規(guī)?；强傃b技術(shù)

低軌星座系統(tǒng)由成百上千顆衛(wèi)星構(gòu)成，傳統(tǒng)小批量研制的衛(wèi)星生產(chǎn)模式無(wú)法滿足星座短時(shí)間建設(shè)需求，借鑒飛機(jī)脈動(dòng)式總裝技術(shù)的衛(wèi)星規(guī)?；a(chǎn)模式逐步走向工程應(yīng)用。為適應(yīng)脈動(dòng)式節(jié)拍化生產(chǎn)模式，需要對(duì)總裝集成與測(cè)試工作進(jìn)行分解，建立以站點(diǎn)形式的生產(chǎn)單元，將連續(xù)的衛(wèi)星生產(chǎn)流程分解到不同的站點(diǎn)，使衛(wèi)星產(chǎn)品和生產(chǎn)資源能夠在不同站點(diǎn)同時(shí)開展作業(yè)，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。除了生產(chǎn)組織模式的變化，先進(jìn)制造設(shè)備應(yīng)用也是提升生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)。采用全向轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)、多軸精確調(diào)姿平臺(tái)進(jìn)行線上產(chǎn)品自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、定位，提升產(chǎn)品周轉(zhuǎn)效率；采用先進(jìn)的裝配、檢測(cè)、電測(cè)和試驗(yàn)手段，提升自動(dòng)化水平；通過(guò)生產(chǎn)線管控系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)智能調(diào)度和生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理，降低人為工作調(diào)度和判讀需求。

IridiumNext所有衛(wèi)星的制造、組裝、整合和測(cè)試工作由軌道-ATK公司（Orbital-ATK）承擔(dān)。為在3年內(nèi)完成81顆衛(wèi)星研制目標(biāo)，Orbital-ATK公司設(shè)計(jì)了一個(gè)由18個(gè)不同的工作站組成的組裝線系統(tǒng)，如圖4所示，涵蓋艙板集成、有效載荷測(cè)試、整星總裝、太陽(yáng)翼安裝和裝配狀態(tài)檢查全流程。衛(wèi)星在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)重視快速制造約束、加強(qiáng)易插拔設(shè)計(jì)及電路板可互換性設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過(guò)即時(shí)生產(chǎn)模式，將部組件生產(chǎn)速率與生產(chǎn)線裝配速率保持一致，促進(jìn)組裝流程的持續(xù)改進(jìn)，提高制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

圖4 Iridium Next生產(chǎn)線示意

OneWeb衛(wèi)星采用模塊化設(shè)計(jì)、快速插接或?qū)蛹夹g(shù)，并選用商用現(xiàn)貨部件，降低成本，開創(chuàng)了利用自動(dòng)生產(chǎn)、組裝流水線進(jìn)行大規(guī)模、低成本衛(wèi)星生產(chǎn)的全球先例。OneWeb衛(wèi)星自動(dòng)化生產(chǎn)線包括載荷、星載電子設(shè)備、推進(jìn)系統(tǒng)及太陽(yáng)翼等四條獨(dú)立裝配、獨(dú)立測(cè)試的并行模塊組裝線，部件完成組裝后，進(jìn)入整星總裝生產(chǎn)線，按序進(jìn)行集成，整星測(cè)試后完成出廠。

高效率試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)

驗(yàn)證用來(lái)證明系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足使用要求并能在壽命期間保持其工作能力，是衛(wèi)星研制流程中的一項(xiàng)重要工作。從產(chǎn)品技術(shù)成熟度的角度，衛(wèi)星可以分為鑒定星、初期批產(chǎn)星、全面批產(chǎn)星三個(gè)狀態(tài)。從產(chǎn)品構(gòu)成層級(jí)的角度，衛(wèi)星可以分為系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)及組件級(jí)產(chǎn)品。

驗(yàn)證層級(jí)方面，一般采用分級(jí)驗(yàn)證策略，即從組成系統(tǒng)的低層次裝配級(jí)開始驗(yàn)證，再進(jìn)行較高層次的裝配級(jí)驗(yàn)證，最后進(jìn)行系統(tǒng)的驗(yàn)證。通常，低裝配級(jí)的驗(yàn)證不能完全代替高裝配級(jí)的驗(yàn)證，但利用低裝配級(jí)的驗(yàn)證結(jié)果可以有效地降低高裝配級(jí)的驗(yàn)證過(guò)程在技術(shù)、成本和進(jìn)度等方面的風(fēng)險(xiǎn)。另外，高裝配級(jí)的試驗(yàn)驗(yàn)證受到試驗(yàn)技術(shù)、資源和成本等諸多方面的限制，借助于低裝配級(jí)的驗(yàn)證結(jié)果，可以降低高裝配級(jí)的驗(yàn)證難度。

驗(yàn)證策略方面，鑒定星狀態(tài)側(cè)重進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，批產(chǎn)星側(cè)重進(jìn)行工藝驗(yàn)證。鑒定星驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求并留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚瑸楹罄m(xù)批產(chǎn)星積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)。批產(chǎn)星驗(yàn)證正樣產(chǎn)品沒(méi)有工藝缺陷和裝配錯(cuò)誤，產(chǎn)品在工作范圍內(nèi)的功能和性能滿足預(yù)定任務(wù)要求。

驗(yàn)證覆蓋性方面，鑒定星研制階段，按照傳統(tǒng)航天器驗(yàn)證模式對(duì)衛(wèi)星的各項(xiàng)功能、性能、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性等指標(biāo)進(jìn)行全面的考核；初期批產(chǎn)階段，設(shè)置易于暴露組件質(zhì)量缺陷的項(xiàng)目，如熱真空試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)等，進(jìn)行工藝缺陷和裝配錯(cuò)誤驗(yàn)證；全面批產(chǎn)階段，衛(wèi)星及其組件功能性能穩(wěn)定，僅進(jìn)行功能和性能測(cè)試，不再進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)。

驗(yàn)證裝備方面，自動(dòng)化智能化測(cè)試系統(tǒng)是批量測(cè)試任務(wù)實(shí)施的關(guān)鍵。泰雷茲-阿萊尼亞航天公司針對(duì)Iridium項(xiàng)目，開發(fā)了一系列模擬器和地面電氣支持設(shè)備（EGSE）用于平臺(tái)軟件、星上綜合電子、有效載荷性能、電源系統(tǒng)性能以及在軌運(yùn)行性能等項(xiàng)目測(cè)試。

4 衛(wèi)星高密度發(fā)射技術(shù)

隨著多星發(fā)射需求日益增加，整流罩內(nèi)多顆衛(wèi)星高密度布局，對(duì)發(fā)射過(guò)程的星箭可靠連接及釋放過(guò)程的星箭/星間分離安全提出了更高的要求。

多星發(fā)射布局技術(shù)

“一箭多星”發(fā)射時(shí)，多星在整流罩內(nèi)主要有并聯(lián)和串聯(lián)兩種布局方式，如圖5所示。

圖5 一箭多星衛(wèi)星構(gòu)型示意

并聯(lián)通過(guò)多星分配器實(shí)現(xiàn)。采用盤式多星分配器可實(shí)現(xiàn)多星（沿整流罩）軸向并聯(lián)，如采用“微風(fēng)”（Breeze）上面級(jí)進(jìn)行“一箭3星”發(fā)射任務(wù)。采用筒式多星分配器可實(shí)現(xiàn)多星（沿分配器）周向并聯(lián)，如OneWeb衛(wèi)星“一箭36星”發(fā)射。

串聯(lián)分為獨(dú)立串聯(lián)、自串聯(lián)和統(tǒng)一串聯(lián)三種形式。獨(dú)立串聯(lián)指運(yùn)載火箭為每顆衛(wèi)星提供獨(dú)立的支撐結(jié)構(gòu)，每層截面上只布置1顆衛(wèi)星，多星采用上下串聯(lián)布局，例如：阿里安-5（Ariane-5）火箭多采用一箭雙星發(fā)射方式，雙星通過(guò)雙星發(fā)射系統(tǒng)（Sylda-5）在整流罩內(nèi)分層布置。自串聯(lián)和統(tǒng)一串聯(lián)方式下，衛(wèi)星自身需要提供星箭/星間對(duì)接特征。采用自串聯(lián)方式，單星獨(dú)立鎖緊和釋放，例如：MMS衛(wèi)星“一箭4星”發(fā)射。采用統(tǒng)一串聯(lián)方式，多顆衛(wèi)星共用一套壓緊裝置，統(tǒng)一鎖緊和分離，例如：Starlink衛(wèi)星“一箭60星”發(fā)射。

星箭連接解鎖技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)多星安全入軌，星箭連接與解鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足牢固連接、可靠釋放和可控分離要求。發(fā)射階段，星箭連接與解鎖系統(tǒng)在衛(wèi)星與火箭之間牢固連接并施加足夠的預(yù)緊力，以抵抗發(fā)射環(huán)境各種過(guò)載；到達(dá)預(yù)定軌道后，壓緊裝置接收信號(hào)并在預(yù)定時(shí)間內(nèi)解除連接關(guān)系，釋放衛(wèi)星；為降低多星之間分離碰撞風(fēng)險(xiǎn)，多星分離在預(yù)定的控制時(shí)序要求下完成。根據(jù)作用方式的不同，星箭連接與解鎖系統(tǒng)分為點(diǎn)式和線式兩種類型。

點(diǎn)式系統(tǒng)是通過(guò)若干個(gè)連接分離元件將衛(wèi)星與火箭連接在一起，所有連接分離元件共同解鎖后，達(dá)到星箭分離的效果。OneWeb衛(wèi)星采用點(diǎn)式系統(tǒng)，通過(guò)4組連接分離元件與分配器對(duì)接，如圖6所示。

圖6 OneWeb多星連接與分離示意

線式系統(tǒng)是通過(guò)少數(shù)連接分離元件連接線性裝置和星箭對(duì)接框，通過(guò)連接分離元件解鎖將線性裝置分解，達(dá)到星箭分離的效果。形狀記憶合金（SMA）驅(qū)動(dòng)的包帶解鎖裝置是典型的線式系統(tǒng)，如圖7所示。

圖7 包帶解鎖裝置及分離示意

Starlink多星統(tǒng)一壓緊分離系統(tǒng)是一種新型的線式系統(tǒng)，其線性裝置是雙長(zhǎng)直桿，如圖8所示。雙長(zhǎng)直桿頂端設(shè)置一個(gè)壓緊分離元件，雙長(zhǎng)直桿根部與運(yùn)載平臺(tái)連接處設(shè)計(jì)釋放機(jī)構(gòu)。衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，通過(guò)壓緊分離元件對(duì)多層衛(wèi)星形成的承力柱提供壓緊力，保證衛(wèi)星與運(yùn)載平臺(tái)可靠連接。分離時(shí)，壓緊釋放裝置通電解除壓緊力，長(zhǎng)直桿在其根部釋放機(jī)構(gòu)的作用下，與運(yùn)載平臺(tái)解鎖并釋放到太空中。

圖8 Starlink多星連接與解鎖示意

5 小結(jié)

隨著低軌衛(wèi)星在通信、導(dǎo)航、遙感領(lǐng)域的深入融合應(yīng)用，低軌星座逐步演變?yōu)榫扌托亲到y(tǒng)，對(duì)低軌衛(wèi)星的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與發(fā)射提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)端，高密度部署一方面要求低軌衛(wèi)星集成化、模塊化設(shè)計(jì)，以滿足規(guī)?；a(chǎn)要求，另一方面要求低軌衛(wèi)星小型化、輕量化設(shè)計(jì)，以提升“一箭多星”發(fā)射效率。在制造端，高密度部署促進(jìn)柔性生產(chǎn)、快速驗(yàn)證等技術(shù)在低軌衛(wèi)星制造領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)流水線并行生產(chǎn)方式，將低軌衛(wèi)星研制周期壓縮至數(shù)天。在發(fā)射端，高密度部署加速“一箭多星”發(fā)射技術(shù)、星箭連接與分離技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，持續(xù)提升“一箭多星”發(fā)射可靠性。

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低軌星座衛(wèi)星高密度部署支撐技術(shù)分析