[科普中国]-星箭分离

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星箭分离有三种方式：

①弹射式分离。卫星和末级火箭上均有于作用沿纵轴方向的力。用于这种方式的推动装置一般由压缩螺旋弹簧、弹射器和气动作动器等构成。优点是无污染、可靠性高和分离冲击载荷小，应用广泛。

②制动式分离。通常由末级辅助反推力火箭或利用推进剂贮箱排出的增压气体产生的反推力，使末级火箭制动。它的优点是在分离过程中，卫星不会产生扰动运动，入轨精度高。

③旋转式多星分离。对称于本级纵轴向并列安装的两颗或多颗卫星，由卫星固定端的末级分配器带动卫星绕本级纵轴旋转，分离时卫星解锁。在轴向弹簧分离力和转动离心力作用下，能将多颗卫星同时分离出去。2

相关试验卫星和末级火箭是通过包带压紧若干块夹块连接在一起的。当末级火箭完成工作任务后，在规定的时间末级火箭与卫星必须分离。有的卫星在发射过程中仅有1次星箭分离，而有的卫星在发射过程中有2次星箭分离。第1次是第3级火箭与卫星的分离，第2次是4级发动机(一般称它为定点发动机)与卫星的分离。这种第2次分离，对于地球同步轨道通信卫星并不需要。但对于地球同步轨道气象卫星，如果没有第2次分离，4级发动机的空壳将与卫星一起在轨道上运行，它将会影响到气象卫星上辐射制冷器的正常工作。

星箭分离前由地面发出指令，使连接包带的爆炸螺栓起爆，星箭解锁系统解锁，包带松开，从而实现了星箭分离。

由于星箭分离是在空间的低温和超高真空环境下以及解锁系统经过一段时间的温度交变后进行的，因此在卫星、火箭与夹块的接触面处就可能存在超高真空条件下的冷焊问题。一旦出现冷焊，卫星与火箭就有不能实现顺利分离的可能，卫星发射可能会失败。所以，卫星在发射前，星箭解锁系统应在模拟空间环境的条件下进行解锁试验。我国自1988年以来，已几次在KM3空间环境试验设备(简称KM3设备)中对星箭解锁系统进行了超高真空解锁试验，取得了满意的结果。

试件的吊装由于解锁后，上裙和下裙要分离，所以一般采用吊挂试件的方式。试件吊绳为4根尼龙绳，它们将试件吊挂在空间环境模拟室内，在解锁前，它们承受着试件的全部质量；在解锁后，最终仅承受上裙的质量。为使试件分离后，上裙和下裙不碰撞热沉，又用了8根尼龙绳，其中的4根上裙保护吊绳用来保护上裙，其余的4根下裙保护吊绳用来保护下裙。这些保护绳都留有足够的余量，使试件既能自由分离，又不会与热沉相碰，当上裙和下裙分离后移动到保护绳拉紧时，上裙在其重力作用下返回原位置，而下裙也不会向下再运动。

如果解锁系统中没有弹簧分离装置，那么分离后只有下裙往下运动，而没有上裙往上的动作，因此，保护上裙的4根尼龙绳可以省去。 3

试件的温度控制在解锁分离试验中，试件要经过热循环，温度在低温端和高温端还要保持规定时间，低温和高温的范围随试验不同而有所不同，一般为一60～+80℃。要控制试件在这样的温度范围内并在低温端和高温端保持规定的时间，不采用接触式电加热器加热方法。

采用非接触式红外灯加热来控制温度是比较适宜的，如果没有红外灯，用普通的碘(溴)钨灯来代替也是可以的。3

解锁分离过程的录像为了能及时观察和记录星箭解锁分离试验的过程，目前有两种手段可以使用：在空间环境模拟室内布置摄像头，在空间环境模拟室外进行屏幕显示和录像或在空间环境模拟室外通过光学玻璃窗口进行高速摄影。3

星箭分离机构卫星、导弹弹头和其他航天器与末级运载火箭分离，一般采用两种方式：一种是用弹簧或气动作动器将卫星、弹头或航天器弹出；另一种是用制动火箭使末级火箭减速飞行，实现可靠的分离。

弹射分离机构主要由爆炸螺栓、分离弹簧或气动作动器组成。在火箭和导弹飞行过程中，卫星、弹头或航天器通常用爆炸螺栓与末级火箭可靠地连接在一起，分离弹簧(或气动作动器)处于压缩(或待发)状态。当控制系统按预定程序发出分离指令时，引爆爆炸螺栓，星、箭连接切断，同时分离弹簧(或气动作动器)释放出分离力，把卫星、弹头或其他航天器弹射出去，实现与末级火箭的分离。

制动火箭分离机构主要由爆炸螺栓与反推火箭组成。爆炸螺栓的工作与前述相同，在爆炸螺栓解锁时，点燃反推火箭。由于反推火箭产生推力比爆炸螺栓解锁延迟，所以产生反推火箭推力时，星、箭已经脱开。随着反推火箭推力加大，卫星、弹头或其他航天器逐渐与末级火箭拉开距离，实现星、箭可靠分离。4