印度航天的商业利好

鹿鸣

先有卫星后有火箭

首先掌握战略弹道导弹技术然后在此基础上发展运载火箭的思路对于工业技术基础较为薄弱而对卫星需求又极其迫切的印度来说并不合适。与苏、美、中这样的航天强国（或者是正在迈向航天强国的路上）的国家不同，印度航天事业的发展有自己的特点：他们没有先研发出运载火箭，而是首先造出了卫星。

1963年，印度在顿巴建成了第一个火箭发射台，发射了印度的第一枚探空火箭（仅能亚轨道飞行，不能用来发射卫星）。1975年4月19日，印度研制出了第一颗自己的人造地球卫星“圣使”号，并借用苏联的火箭成功发射。1980年7月18-日，印度第一次用自制的运载火箭从本国发射场发射卫星成功，成为世界上第8个具有独Gqu星发射能力的国家（或组织）。

这种先研制探空火箭与卫星，再发展自己的运载火箭技术的思路使得印度与现有的几大航天强国的技术风格有较为明显的差别。苏联和美国的运载火箭技术大多由洲际弹道导弹发展而来。这意味着在他们把卫星送上太空之前，就已经对大推力火箭发动机和精确制导技术有了较为充分地掌握。而印度人在将他们自己的卫星送上太空之后，才逐渐开始意识到，运载火箭的核心技术并不是学来的，而是需要通过大量的实践积累摸索出来。

在1975年，印度的第一颗人造地球卫星上天之前，加拿大、意大利、澳大利亚、波兰、荷兰和西班牙等国也通过其他航天强国的运载火箭将自己研发的人造地球卫星送上了太空，并且有着不错的运营效果。但是，印度并没有止步于研制卫星并委托别国发射的层面。无论是1980年的印度SLV-3全固体4级运载火箭还是后续的多种型号，都体现了印度在即使是工业基础仍然较为薄弱的客观条件局限下也要研发自己的运载火箭的决心。

极轨火箭设计奇特

从上世纪70年代开始，印度借助苏联和法国的火箭和自己不够成熟的全固体火箭进行了多次卫星发射活动。对包括太空技术验证、气象、通信、资源勘测、广播电视和遥感等方面的整星研制技术有了一定程度的掌握。但是，印度人很快就发现，借别人家的火箭来发射自己的卫星终归不是办法。印度是个大国，对卫星的需求量非常大，仅仅是遥感卫星一项，就能够在未来几十年内占满一个一般的航天大国的所有发射数量。

印度共和国是南亚印度次大陆上的一个国家，其土地面积排名全球第7大，人口数量全球第2多。印度东部有肥沃的平原，阿萨姆邦有世界上最大的平均年降水量；西部的拉贾斯坦邦则比较干旱，塔尔这个岩石和沙尘混合出的地方是世界第18大沙漠，同时也是亚洲第3大沙漠；南方热带雨林密布；北方则临近终年积雪的喜马拉雅山脉。因此，印度认为自己特别需要性能优异的遥感卫星来了解国土资源和地理地貌。而且遥感卫星的数量要足够多。既然有这么大的需求，那么当然就会有足够的动力来开发一款特别适合用来发射遥感卫星的火箭了。

“印度太空研究组织”有1.68万人，具备研发、制造和发射运载火箭、人造卫星的技术，并且拥有较为完善的航天基础设施。从上世纪70年代开始预研，到上世纪80年代立项，再到上世纪90年代首发，一款名为PSLV的火箭在150多家印度科研院所的通力合作下，研制成功。

PSLV火箭的全称是Polar SatelliteLaunch Vehicle，按照名称直译应该是：极轨卫星运载器。该火箭全高44米，芯级直径2.8米，其一G型号的发射质量为295吨，-CA型号的发射质量为230吨，-×L型号的发射质量为320吨。该火箭为一枚4级火箭，其近地轨道运载能力为3.25吨，太阳同步轨道运载能力为1.75吨。PSLV火箭采用了捆绑式固体助推器。其中，-G型号采用6枚HTPB装药的固体火箭发动机，每枚装药9吨；一XL型号采用6枚HTPB装药的固体火箭发动机，每枚装药12吨；-CA型号为光杆型，不捆绑助推器。跟常见的较大推力的火箭不同，印度的这款PSLV火箭的芯一级居然采用了固体火箭发动机！这种独特的设计使得印度的这款火箭摆脱了对大推力液体火箭发动机技术的依赖。同时，这种设计也逼迫印度设计师把固体火箭发动机的技术潜力几乎榨取到了他们能够达到的极限。486吨的单台真空推力，105秒的工作时间，5段式燃烧设计，印度PSLV火箭的一级固体火箭发动机给全世界的火箭设计师留下了深刻的印象。

PSLV系列火箭，最大的起飞质量不过是320吨，仅仅芯—级的推力就有486吨，单台助推器的推力为50吨，如果把6台助推器和芯一级的推力加起来，总推力为786吨，即使考虑到海平面情况，其推力也是700吨量级。这么大的推力岂不是远远超过PSLV的起飞需要？印度火箭设计师们难道不怕把载荷推坏么？其实，6台助推器并不是同时点火的。他们采用了接力式的工作方式：发射的时候，PSLV火箭的芯一级先点火，紧接着点火的是其中2台助推器，然后是另外2台助推器，等到火箭飞到高空之后，最后剩下的2台助推器再点火，进行接力工作，而此时芯一级的推力已经没有那么强大了。

为了让固体火箭芯一级和一堆固体助推器捆起来的火箭能够稳定飞行姿态，并按需要调整飞行方向，印度设计师们在一级火箭上下了一番苦功夫，硬是在第一级和助推器上安装了整套可以用来调整火箭俯仰、偏航和滚转的系统。这种RCS系统实际上在其他国家通常用在反导导弹和多弹头分导导弹的空间载具上面。

PSLV火箭的第二级全长12.8米，直径2.8米，总重46吨，采用一台Vikas液体火箭发动机，推进剂为偏二甲肼/四氧化二氮。其发动机的燃烧室压力为5.85MPa，推力79.9吨，比冲293秒，性能在所有的常温推进剂液体火箭发动机中，算是中规中矩。第三级采用HTPB固体推进剂，其结构部件大量采用了凯夫拉纤维。第三级上面的姿态控制系统的能力较为有限，摆角仅为±2°，而且只能控制偏航和俯仰两个方向。滚转方向借用了第四级的RCS系统进行控制。火箭第四级采用两台常温液体推进剂火箭发动机，推力为1.46吨。第四级总长2.6米，直径2.02米。

这款火箭从1993年9月20日开始首次尝试发射以来，以发射印度自己的遥感卫星星座、为英国、欧盟、韩国、阿根廷、新加坡、加拿大等国发射卫星等业务逐渐为世界所知。格林尼治标准时间2015年7月10日17时28分（北京时间2015年7月11日0时28分），由3颗高分辨-率卫星组成的“北京二号”中英联合遥感PNN座（DMC3）在印度孟加拉湾的斯里赫里戈达岛搭乘印度太空研究机构的极地轨道运载火箭（PSLV）发射升空，并顺利进入预定轨道。“北京二号”星座系统设计寿命7年，由三颗1米全色、4米多光谱的光学遥感卫星组成，可提供覆盖全球、空间和时间分辨率俱佳的遥感卫星数据和空间信息产品。这次由3颗卫星组成的DMC3星座所发回的数据可以在土地利用、地质调查、流域水资源调查、洪涝灾害、冬小麦播种面积监测、森林类型识别、城市规划监测和考古等方面得以广泛应用。

这一星座是中国政府核准的第一个民用商业遥感卫星项目，已纳入中国国家民用空间基础设施规划。也就是说，中国政府核准的首个民用商业遥感卫星项目是由这款印度火箭来进行发射的。PSLV火箭也就从此写入了中国商业航天发展史。一箭多星奔月探火

借助PSLV火箭，印度的航天探索计划稳步推进。印度的探月计划分为三个阶段：第一阶段，发射一颗小型环绕月球的无人探测器月船1号，携带红外线和×射线频率的遥感装置，与探测器一起在距离月球表面100千米高度的环月球轨道运行两年，勘察月球表面，绘制完整的月球成分地图和三维地理图；第二阶段发射登月机器人，对月球进行多项科学研究：第三阶段，实现载人登月。如今，印度的探月工程的第一阶段已经完成。后续阶段的探索需要更为重型的运载火箭的出现。

而提到火星探测，印度航天着实给了全世界一个惊喜。苏联、美国、欧空局都分别将火星探测器送上过绕火星的轨道，甚至做到了在火星表面软着陆。但是，唯独印度，至今保留着探测火星的100%的成功率：印度是第一个首次尝试就成功将探测器送上绕火星轨道的国家。火星轨道探测器于印度标准时间2013年11月5日2：38 PM（9：08 UTC）在位于斯里赫里戈达岛的萨迪什-达万航天中心一号发射台以PSLV-XL C25型火箭发射。2013年11月30日19：19 UTC，火星轨道探测器发动机开动23分钟进入霍曼转移轨道，离开地球轨道而进入飞向火星的日心轨道。2014年9月24日，火星轨道探测器成功进入火星轨道。于是，印度的lSRO成了继俄罗斯RSA、美国NASA、欧洲ESA之后第4个成功完成了探索火星任务的太空机构。另外值得一提的是，印度的火星探测任务，单次预算约7400万美元，只有美国的十分之一。

2007年1月10日，印度用一枚PSLV火箭将印度首枚返回式太空舱（468千克1和3颗卫星送入太空。返回舱SRE-1重550千克，以低碳钢制造。整个航天器包括隔热结构、舱体、制动和漂浮系统以及微重力实验载荷。太空舱略呈钟形，顶端半球状鼻帽半径约0.5米，底部直径2米，全高1.6米。降落伞、烟火信号装置、传感器和电子设备、遥感系统等被置于SRE-1舱体内。为了抵抗再入大气层时的高温，SRE-1表面大部分覆盖有二氧化硅隔热瓦，并设计了碳一酚复合材料制成的可烧蚀式端头帽。印度人也在研究碳碳复合材料，如果成功，这种材料将与二氧化硅隔热瓦一起用于印度未来的可重复使用发射载具。

我们知道，在2015年9月20日07时01分14.331秒，“长征”6号运载火箭在太原卫星发射中心成功点火发射，将20颗卫星送入太空，成为中国航天新—代“长征”系列运载火箭的首发型号。同时，该火箭创造了一箭多星的亚洲纪录。然而，在2016年6月22日03时56分，印度PSLV运载火箭在萨迪什·达万航天中心成功点火发射，也将20颗卫星（1颗Cartosat-2C+3颗小型卫星+2颗微型卫星+14颗纳米卫星=20颗卫星）送入太空，追平了中国在去年创造的亚洲纪录。

总体说来，印度的PSLV运载火箭36次发射，34次成功。在这些发射任务中，印度逐步搭建成了自己的区域导航系统。2008年10月22日，这款PSLV火箭发射7EP度首颗国产月球探测器。2015年9月28日，印度PSLV运载火箭首次承接美国卫星发射任务，一次发射了4枚美国卫星，同时搭载的还有1颗1.65吨重的印度国产多波段空间望远镜，1颗印度尼西亚卫星，还有1颗加拿大卫星。印度的PSLV火箭，以奇特的配置：固体助推器+芯一级固体火箭+二级液体火箭+三级固体火箭+四级液体火箭，为印度航天技术的追赶以及印度为全人类太空探索事业的贡献提供了一个可堪使用的平台。虽然从总体设计的角度来看，该火箭的效率还有待提高，但是印度设计师在客观条件有限的情况下，通过大量有趣的设计，居然实现了遥感卫星星座建设、导航星座搭建、探测月球、探测火星等任务。如今在国际商业火箭市场上，印度PSLV火箭的超低发射价格与目前来看还不错的发射成功率（从1999年以来就没有失败过）形成了一定的竞争力。不过，大推力液氧煤油发动机、液氢液氧发动机等技术是绕不过去的，印度的运载火箭何时会拥有这样的发动机，是通过国际合作的形式购买还是自主研发的道路拥有，尚需我们进一步观察。

责任编辑：邢强