2018年12月29日，由航天科技集团八院抓总研制的远征三号上面级首飞试验圆满成功，标志着我国在异轨多星发射领域取得重大应用突破。时隔5年，远征三号上面级再次出征。

11月23日，远征三号上面级在与火箭分离后约1小时，经过2次精确变轨，成功将卫星送入预定轨道。

远征三号上面级总指挥谈学军介绍，相对首飞状态，长二丁火箭和远征三号上面级在本次任务中采用联合飞行状态，即火箭和上面级分离点位于亚轨道，上面级作为火箭三子级飞行，首次点火用于入轨，用这种方式提高运载能力。

自主机动，快速部署

远征三号又名“多星发射上面级”，采用结构动力一体化、动力主辅一体化、电气一体化设计思路。“这是一种灵活、快速、多用途的轨道部署工具，具有自主机动、快速部署的特点，能够完成轨道转移、轨道部署等任务，是提高火箭性能和任务适应性的有效途径。”谈学军介绍。

自2014年8月立项启动研制以来，远征三号上面级先后突破了多球体承力贮箱一体化结构平台、异轨多星部署精确自主控制技术、大角度摇摆发动机与主辅一体化动力技术、高可靠电气一体化设计技术等关键技术。

20次以上的自主快速轨道机动及部署能力是“远征三号”最引人关注的特点。谈学军解释，不同轨道要求的卫星可以通过“乘坐”远征三号上面级进入各自预定轨道，不再需要消耗卫星携带的燃料即可到达目的地，从而大幅延长卫星在轨工作寿命。

据远征三号上面级主任设计师赵自强介绍，上面级一般用来完成轨道进入任务，比如地球同步转移轨道和行星际转移轨道，所以它们的工作时间有的只有几个小时，有的则要好几天。还有些上面级要长时间与卫星连接在一起，为它们提供全寿命的变轨机动，可能要飞行几个月。

针对远征三号上面级在轨飞行时间较长，以及飞行任务中的力、热、空间粒子等空间环境，型号团队对各单机组件开展了力学环境、热环境及空间环境适应性等设计工作，并对产品进行了力学、热真空等环境试验验证。

事实上，直接发射进入中高轨道的航天器一般不具备大范围轨道调整能力，通过上面级将航天器直接送入目标轨道，其轨道精确设计是高精度入轨的基础。在轨道精确设计方面，型号团队通过攻关突破多项技术，实现了全自主多星异轨部署的精确控制。

“它可以在无地面测控支撑的条件下，全任务过程自主确定飞行轨迹和姿态，真正做到发射以后无人操控，实现轨道部署任务的自主完成。”谈学军表示。

未来将支撑多种应用场景

今天的火箭上面级承担着多星、异轨的空间运输任务，但随着一箭多星发射模式的常态化，特别是随着星座建设规模越来越大、种类越来越多，上面级将采用模块化、组合化设计，通过与不同基础级火箭组合，进一步提高运载能力和任务适应性。

“作为‘太空巴士’，远征三号上面级将实现更大规模的不同轨道多颗卫星快速部署或星座组网补网部署，大幅提升我国运载火箭在快速灵活进入空间、空间转移和空间利用等方面的能力。”赵自强说。

在朝着智能化、模块化方向发展，实现飞行任务自主规划、在轨任务自适应控制、器上自主管理的同时，未来远征三号上面级在完成主任务后，还可作为留轨试验平台进行在轨技术验证，或作为空间碎片清除平台开展空间碎片清理工作。

“远征三号上面级具备调整轨道高度、轨道相位、轨道倾角能力，任务适应性强，未来可作为轨道转移工具，支撑在轨服务、星际探索、商业航天等多种应用场景。”谈学军表示。

（邓雨楠）