北京時間2023年1月6日上午，“長征七號甲”遙四星箭組合體正式亮相，并完成從技術區(qū)至發(fā)射區(qū)的轉運工作，文昌發(fā)射場即將于1月上旬迎來2023年首次發(fā)射。

作為我國新一代高軌運載火箭，“長七甲”地球同步轉移軌道（GTO）運力不低于7噸，顯著高于現(xiàn)役“高軌專列”“長三乙”的5.5噸的GTO運力，是世界現(xiàn)役高軌運力最強的中型火箭。那么，“長七甲”能否將衛(wèi)星直接送入地球靜止軌道（GEO）？

“長七甲”是我國新一代中型捆綁低溫液體火箭，基于“模塊化、組合化、系列化”思路發(fā)展而來，該箭采用三級半構型，助推器、芯一級、芯二級繼承自“長七”的對應級段，芯三級使用“長三乙”的三子級模塊，其芯三級配備了YF-75液氫液氧發(fā)動機，比沖達到了440秒，具備2次啟動能力，適合執(zhí)行GTO等高軌發(fā)射任務。但是，運載火箭要將衛(wèi)星直送入GEO對于火箭末級有著更高的要求。

當“長七甲”在執(zhí)行GTO任務時，利用了霍曼轉移（Hohmann transfer）方法，即在兩條傾角相同、高度不同的圓形軌道間轉移衛(wèi)星的最小能量方法，通過一條與小圓形軌道外切、與大圓形軌道內切的橢圓軌道完成轉移。火箭末級在一次點火關機后，末級和衛(wèi)星組合體通過滑行進入圓形停泊軌道，隨后通過在停泊軌道與橢圓形的地球同步轉移軌道（GTO）切點即GTO近地點附近進行二次點火，末級和衛(wèi)星組合體進入GTO，二次點火關機后組合體繼續(xù)滑行一段時間，隨后星箭分離，衛(wèi)星飛向GTO遠地點，并最終在GTO遠地點通過自身動力完成軌道近地點高度抬升和軌道傾角調整。

如果要使用“長七甲”進行GEO發(fā)射，利用霍曼轉移軌道，末級和衛(wèi)星組合體在進入停泊軌道后至少要進行2次點火加速，加上末級在入軌之前的1次點火，末級至少需要進行3次點火，這還只是理論最低值。在實際發(fā)射中，末級與衛(wèi)星組合體在進入GTO遠地點后，末級通常是通過多次點火才逐步完成抬升近地點、調整軌道傾角的工作，且要具備較長的點火時間。由此可知，末級具備2次點火能力的“長七甲”在目前構型下無法完成直送入軌的GEO衛(wèi)星發(fā)射任務，但還是有辦法實現(xiàn)的。

2019年12月16日，搭載“北斗三號”M19、M20雙星的“長三乙”改三Z遙六十七運載火箭從西昌發(fā)射場成功發(fā)射，將北斗雙星直接送入中地球軌道（MEO），此次任務在芯三級之上配備了“遠征一號”遙十五上面級。為了滿足中高軌衛(wèi)星直接入軌的需求，我國立足“北斗”導航系統(tǒng)工程的需求，研制了“遠征一號”上面級，并發(fā)展出了“遠征一號甲”、“遠征二號”和“遠征一號S”等“遠征”系列上面級產(chǎn)品，可以將多種地球低、中、高軌衛(wèi)星直送入軌。以“遠征一號”升級版“遠征一號甲”為例，其啟動次數(shù)達20次，能夠完成不同軌道的多星部署，工作時間在40個小時以上。

對于“長七甲”而言，通過搭配“遠征一號”、“遠征一號甲”、“遠征二號”等上面級可以為衛(wèi)星發(fā)射增加多次點火次數(shù)，點火時間和機動能力，并為“長七甲”提供直送入軌的GEO衛(wèi)星發(fā)射能力。同時，通過搭配上面級，“長七甲”還能實現(xiàn)探月、探火和小行星探測等深空探測任務。

作者：大白高國