小火箭 | 人类军事和商业火箭发射中的一箭多星技术
微信号：小火箭
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小火箭出品
本文作者：邢强博士
本文共11849字，87图。预计阅读时间：1小时5分钟。
北京时间公元2018年12月4日凌晨2点34分00秒，SpaceX公司的一枚猎鹰9号Block 5型运载火箭点火成功，随后把64个有效载荷送入预定轨道。
这次发射，创造了从美洲大陆上发射的运载火箭的单次有效载荷数量的纪录。（亚洲大陆上发射的纪录是印度之前创造的一箭104星）。
当然，小火箭觉得另外值得一提的是，这是最新版本的猎鹰9号运载火箭的第一级的第三次使用，实现了对复用的第一级的再次复用。
按小火箭的报告《小火箭 | 剖析SpaceX公司的最新版猎鹰运载火箭》和《SpaceX可回收火箭技术与成本分析》，这次发射的意义就更为明显了：
再次向可持续的降低发射成本的道路迈进。
这是猎鹰9号运载火箭Block 5型的首次发射，将孟加拉国的第一颗地球同步轨道通信卫星“孟加拉1号”送入了预定轨道，使得这个陆地面积仅为海南岛4倍多一点，人口却足足有1.7亿（约为海南岛的19倍）的国家终于拥有了自己的卫星电视、卫星电话和卫星互联网业务。
上图摄于协调世界时公元2018年5月11日20点14分05秒，于卡纳维拉尔角39A发射场。
这枚火箭的第一级的厂内编号为B1046。
随后不到100天，到了2018年8月7日（小火箭风格：时隔88天），B1046再次矗立在卡纳维拉尔角。
这次是在第40发射场，将印尼电信巨头Talkom的一颗通信卫星送入地球同步轨道。
是的，这是人类第一次能够使用同一枚第一级火箭在一年之内（实际间隔只有88天），两次造访地球同步轨道。
B1046这个编号的再次出现，也象征着人类今后的运载火箭，将会自带一个类似民航客机的航班号，以可重复使用的方式，提供持续的运载能力。
小火箭注：Telkom这家公司，如今很多人可能不是很熟悉了。实际上，这是一家非常古老的电信集团。其历史，可以追溯到人类刚刚掌握电报技术不久的那个年代。
1844年5月24日，一个阳光明媚的午后，美国华盛顿国会大厦的大会议厅，座无虚席。
美国著名的肖像画家萨缪尔·摩尔斯，激动万分地操纵一部发报机，向远在38英里（约61公里）外的巴尔的摩发出了人类文明史上的第一份长途电报。14年呕心沥血的努力，化作电报的正文：
上帝啊！你创造了何等的奇迹！
几乎同时，电报技术立刻被拥有大量殖民地和种植庄园的列强盯上了。
印尼这家电信巨头，就是在那个时候开始由荷兰殖民者建设的。到1856年，也就是摩尔斯发出第一份长途电报后的第12年，印尼就在当年10月23日，建成了从雅加达到爪哇岛茂物的电报技术业务。
从此，这个在很多文学作品中被代称为遥远偏远地区的爪哇（小火箭注音：找哇！），有了先进的电报系统。
小火箭另注：摩尔斯的确是一位非常厉害的肖像画家。在他所处的那个年代，在美洲大陆上，他作为电报发明者的身份远不如肖像画家的身份所为人熟知。
小火箭考据，如今在白宫陈列的美国开国元勋之一，第1任副总统与第2任美国总统约翰·亚当斯的肖像和美国第5任总统门罗（嗯，就是门罗主义那个门罗）的官方唯一指定肖像作品，就是摩尔斯绘制的。
这个咱们可以在明年（2019年）详细探讨。
电报业务，从技术诞生到产业应用，经历了十几年的时间。其建设周期较长，投资巨大，但是却能够对促进信息的传播和文明的进步起到不容忽视的巨大作用。
通信卫星，则是电报业务向太空自然延伸的一种重要载体。
随着技术的发展，卫星的业务也不仅仅局限于通信，而是进一步拓展到了导航、遥感等领域。
那么，运载火箭的产业就面临着当初电报产业基础设施建设过程中遇到的几乎同样的问题：
如何以更短的周期，来完成基础设施建设。
于是，正片开启：人类一箭多星技术登场。
发轫
由上图可见，斯普特尼克1号的外壳由两层铝金属球壳组成，内部那层球壳是密封的，而且充填了高纯度的加压氮气。
球壳内部的部件主要有3大块：信号发射机、电池组和通风扇。
公元1957年10月4日，人类第一颗卫星斯普特尼克1号发射成功，开启了人类的太空时代。
缓过神来的美国人终于在1958年2月1日发射了他们的第一枚人造地球卫星（重13.97千克）。这颗卫星是他们用83天时间赶工出来的。
上图为在确定卫星进入轨道后，威廉·海达德·皮克林博士（生于新西兰的导弹设计师，美国喷气推进实验室的主任）、詹姆斯·范·艾伦（生于美国的物理学家，范·艾伦辐射带就是以他的名字命名的）和冯·布劳恩在华盛顿新闻发布会上展示了探索者一号的1:1比例模型。
美国和苏联的太空竞赛，刚一开始，就立刻进入了白热化的时代。
当时，每一枚火箭只能将唯一的一个有效载荷送入预定轨道。
而最早是谁想到要用一箭多星的方式，一次把多个有效载荷送入太空的呢？
小火箭在这里又得感慨一下。
基于中文的学术文献与产业科普文献，在2018年12月份，依然没有较为公开和详细的阐述。这其中有很多原因，其中一个就是盗用和不当引用的问题。比如小火箭的《小火箭 | 剖析SpaceX公司的最新版猎鹰运载火箭》这份报告，被删改后，成为了系统内某单位的学术论文，虽在引用文献中提及了咱们，但却是在非常不起眼的位置，这个我还是希望相关单位能够来认领一下。
有关一箭多星的描述，大部分的内容如下：
“1960年，美国首次用一枚火箭发射了两颗卫星，1961年又实现了一箭三星，接着，前苏联多次用一枚火箭发射8颗卫星。”
首先来说，这里用 前苏联 这个词，本身就是不规范的说法。应改为：苏联。
另外，1960年，年份正确，但是对卫星和火箭的详细情况，没有考据和分析。
在感慨几十年来竟真的没有一份详细报告的同时，小火箭决定在这里借此机会把该技术的发展脉络梳理一下。
同源
运载火箭的一箭多星技术与战略弹道导弹的多弹头技术，属于同源技术。
在小火箭2016年的报告《战略导弹多弹头技术的由来与发展》中，我们详细探讨了多弹头技术。
或许是东方神话中哪咤的三头六臂和西方神话里那条看守地狱的拥有三个头的恶犬为导弹设计师提供了灵感。最早的多弹头导弹里装载的弹头数量就是三个。
1962年8月，世界上第一枚多弹头弹道导弹“北极星A-3”进行了首次飞行试验。
3个子弹头固定在导弹整流罩内的一个平台上，在接近目标时，该平台上的机械机构将三个弹头同时弹出，使弹头的落点形成了一个以瞄准点为中心的三角形。这种多弹头技术叫做集束式或者叫霰弹式，属于最原始的多弹头方案。
多弹头导弹给当时的防守一方带来了巨大威胁，胜利的天平似乎已经开始向进攻一方倾斜。这张照片记录了时任美国总统肯尼迪和英国首相莫里斯·哈罗德·麦克米伦摄于1961年3月27日的Key West海军基地。他们共同推进了“北极星”导弹计划。
为比较单枚大当量核弹头与多枚小当量核弹头的作战效能，美国在上世纪60、70年代用海神C-3导弹与大力神2型导弹做了大量实弹试验和数值模拟试验。海神导弹是潜对地导弹，弹头为10枚5万吨当量的分导式核弹头，而大力神2型导弹则带有一枚威力巨大的1000万吨当量的核弹头。大力神2弹头的总当量为海神的20倍。
试验表明，海神导弹对机场类目标的毁伤效能是大力神2导弹的10倍，对加固的导弹基地的毁伤效能更是提高到了11.2倍，对10万人口城市的打击效能增加了2.5倍。
多弹头能够对重点目标施行交叉火力式的打击，以数量弥补单枚弹头威力的不足，反而大幅提高了作战效能。
小火箭把争论的缘由和结论做成了两张图表：
真理越辩越明，分导式弹头提高毁伤效能的作用最终得到了大家的共识，因此子弹头的数量在这一时期开始增加，民兵3导弹的标准载荷是3枚子弹头，而在1975年美国空军实施的一次名为“撒胡椒面计划”的项目里，民兵3导弹携带7枚10万吨TNT当量的子弹头进行了飞行试验。上图为民兵3导弹的标准配置：3枚W78 MK12A核弹头。
更加先进的多弹头导弹如“和平卫士”则可以携带12枚子弹头（但是受到武器条约的限制，最多只能安装10枚）。上图为一枚“和平卫士”弹道导弹的一次打靶试验。落点是著名的夸贾林环礁（其闻名程度估计仅次于比基尼环礁）。
每一条亮线都是一枚再入大气层的核弹头。“和平卫士”的每枚核弹头的当量将近40万吨。也就是说，如果这些亮线尖端的弹体真的爆炸的话，每一个的威力都约为广岛原子弹的25倍。
1962年8月，世界上第一枚多弹头弹道导弹，由洛克希德公司出品的“北极星A-3”进行了首次飞行试验。
这是多弹头技术的首次工程化实践。
而一箭多星技术的工程化，则要更早一点点。
海军
进入上世纪60年代，由雷神系列弹道导弹改造而来的雷神系列运载火箭迎来了快速发展的时期。
公元1960年6月22日，协调世界时05点54分11秒，一枚雷神运载火箭在卡纳维拉尔角空军基地的17B发射场拔地而起。
有关该发射场的传奇，详见小火箭的公号报告《小火箭 | 外太空宜居星球搜寻的当下与未来》
此时，距离苏联发射人类第一颗人造地球卫星，仅2年8个月零18天（嗯，小火箭认真数过了）。
这是人类第一次用同一枚火箭将两枚卫星送入轨道。
当时发展一箭多星技术的目的比较单纯：火箭不够用，在运载能力许可，而轨道要求又差不多的情况下，一次把两颗卫星都送入太空，挺划算的。
上图为人类最早的一箭多星（双星）技术的应用情况。
在雷神运载火箭的整流罩内，工程师通过简易分离装置，将两颗卫星上下叠放在一起。
上面那个小的，是美国海军的电子情报收集卫星；下面那个大一些的，是美国海军非常早期的导航技术验证星。
这两颗卫星，能够成为人类最早的一箭多星技术的工程化应用，有三重契机：
第一，这两颗卫星的用户都是美国海军的先进技术研究室，非常好协调；
第二，1960年6月份，雷神运载火箭的上面级终于掌握了在轨多次点火技术，提供了一箭多星技术的运载基础；
第三，两颗卫星所用的轨道类似，执行的任务则高度相关，因此具备相近的发射窗口和任务轨道特性。
上图为美国海军的导航系统技术验证星。
导航技术的出现，得益于人类第一颗人造地球卫星斯普特尼克1号。
人类第一颗人造地球卫星向地面传来的信号到底是怎样的？
小火箭满足你！
这就是斯普特尼克1号卫星发出的哔哔声！（受跨平台传输音频的影响，这段2分17秒的音频或许在发出后只能在小火箭微信公号原文中才能出现。）
小火箭搜集了目前能够找到的全球在1957年对斯普特尼克1号卫星信号的跟踪录制记录，并把它们整合为一段音频。
上段音频分为4段。
第1段：斯普特尼克1号卫星测试的声音，时长4.06秒；
第2段：在捷克斯洛伐克捕获到的斯普特尼克1号卫星信号，时长12.17秒；
第3段：在德国收听到的斯普特尼克1号卫星的信号，时长21.03秒；
第4段：在美国华盛顿特区，用高灵敏度监听设备截获的斯普特尼克1号卫星的信号，时长1分37.04秒。
同样是哔哔声，听起来各不相同，这有电离层干扰的因素，也有卫星高速绕地球转动而产生的多普勒效应的因素。
这是LIFE在1957年10月份的刊物上登出的封面。
正是通过多普勒效应，美国科学家才真的确定，苏联工程师真的是把一个能够发送信号的物体送入了太空，并且正在绕地球转动。
而当时的约翰霍普金斯大学应用物理实验室的理查德博士，转念一想：
既然地球表面的人类可以通过多普勒效应来确定太空中的卫星的飞行轨道；那么，如果有一颗卫星，她的运行轨道是已知的，那么通过多普勒效应，岂不就能反推出地球表面的接收器的位置了？
理查德博士的想法，很快就被美国军方得知了。
当时的美国海军，恰好急需一种技术，能够为大海中航行的舰船以及潜射弹道导弹的初始装订提供及时而又准确的位置信息。
这个系列，总共打了37颗卫星，成为了人类最早利用多普勒效应进行导航的星座。
实际上，该星座一直到1996年才正式退役，让位于GPS系统，结束了她为军用和商用舰只的服务。
上图就是美国海军多普勒导航系统的地面站。从1到12，依次为：
1.卫星下行数据接收天线。 2.旗杆 。3.不小心被拍到的电线杆（属于当地供电系统，不属于该地面站）。4. 温度报警器（其实就是一个温度传感器接上了一个警车用的警灯，温度一旦过高，警灯和警笛就会立刻工作）。5.VLF天线。6、7、8和9.多普勒卫星跟踪天线。10.户外设备保温炉的烟囱。11.灯泡。12.油箱。
卫星地面站内部，从1到13：
1：自动控制单元，2：定时器计数器，3：时间脉冲探测器，4：时间转换对照图表，5：卫星星历，6：跟踪接收器，7：数字时间显示屏， 8：可编程控制器，9：数字转换器和主时钟，10：主振荡器，11：条形图记录器，12：纸带打孔器，13：短波接收器。
由此，给出人类首次一箭双星发射的第四个契机：
卫星是导航技术验证星，本身有着强大的定轨能力和地面支持系统。因此不必为一次同时发射两颗卫星而带来的测控负担而过度担心。
跟着这颗导航星一起进入太空的，是一颗电子情报收集卫星。
1960年5月1日，一架U-2高空侦察机被苏联击落后，这颗卫星的价值就更为重要了。
1960年5月的那次击落，详见小火箭的公号报告《跌宕起伏！美国对苏联洲际弹道导弹的侦察与博弈》中，鲍尔斯驾驶一架U-2侦察机与14枚萨姆-2地空导弹搏斗的故事。
美国的电子情报收集卫星，使用第二次世界大战期间德国工程师的雷达技术。将相关设备小型化后，安置在卫星内，在卫星飞越苏联上空的时候，以40分钟为一个工作周期，连续工作了22个周期。
最终，该卫星的数据全部成功回传，并在其他情报的支撑下，使得美国绘制出了第一张完整的苏联防空系统与大型雷达布防图。
顶部的小卫星，搜集情报，帮助绘制首批核打击对象的地图位置；底部的大卫星，帮助给北极星潜射弹道导弹装订坐标。她们是人类首次一箭双星发射的两颗卫星，在1960年6月入轨。
而作为一箭多星（双星）技术的同源技术，人类最早的多弹头技术也恰恰是上世纪60年代初试验完成的北极星潜射弹道导弹。
这两项技术就是在这里，在这个年代，共同诞生，然后并行发展。
苏联
苏联是在1964年掌握一箭多星技术的。
先是进行了一次一箭双星的发射，然后就进行了一箭双星双轨发射。
苏联的一箭多星技术，虽然起步比美国晚了4年，但是起点非常高。
苏联工程师手里有R-14远程弹道导弹这样的利器。这种直径2.4米，全长24.41米，起飞重量高达86.32吨的导弹，潜力非常大。
苏联工程师给该导弹加装了上面级。
苏联的第二次一箭双星发射，直接向双轨挑战。要知道，早期的一箭双星乃至一箭多星技术，和集束式多弹头技术类似，都是几乎同时或者稍作延迟来把所有载荷释放出来。多个载荷，共用一条弹道或者轨道。
而双轨的双星，需要把两颗卫星送入不同的轨道。这就需要苏联工程师同时掌握三项技术：
第一：精准的测控技术；
第二：载荷非同步分离技术；
第三：上面级多次点火技术。
小火箭在这里，通过小火箭计算中心#1号老阵列，重新对苏联的那次发射进行了建模，计算后，轨道如下：
上图，蓝色球体为地球，绿色实线为第一颗卫星的轨道，红色实线为第二颗卫星的轨道。
与美国不同，苏联一开始就意识到了，一枚火箭，能够把不同的卫星，送入不同的轨道，才叫 真·一箭多星技术。
第一颗卫星先与火箭上面级分离，进入一个近地点398.8公里，远地点为7105公里的椭圆轨道。
随后，上面级带着第二颗卫星，再次点火，把远地点抬升。
一直抬到了超过了同步轨道的高度，到达了6.8万公里之遥！
这次试验，一方面是摸底，看看苏联自己的测控能力和火箭的运载能力到底有多强；另一方面，则是向美国同行示威，展示实力。
这就是苏联在1964年打的一箭双星双轨的轨道。
宇宙系列运载火箭，从此一战成名。
当时，普列谢茨克发射场刚刚启用不久，西方还不知道这个太空圣地的存在。
而美国的弹道工程师以拜科努尔航天中心作为这两颗卫星的发射点，进行评估测算时，发现，苏联的火箭居然能够在大幅度改变远地点高度的同时，还能够大幅改变轨道倾角。
按这样的运载能力，他们判断，苏联的洲际弹道导弹已经能够将数吨重的核弹头直接投送到华盛顿特区了。
这份报告被提交给国会后，在内部引起了轩然大波，由此也就催生了和平卫士洲际弹道导弹、新一代民兵洲际弹道导弹、新一代潜射弹道导弹和超级核潜艇等一系列耗费巨额军费的大项目，这就是后话了。
小火箭风格：
实际上，普列谢茨克与拜科努尔两个发射场的纬度有着巨大的差别。
拜科努尔发射中心的坐标为：
北纬 45°57′58″N；东经 63°18′28″E
地处哈萨克大草原与戈壁滩的交界处。
而普列谢茨克发射场的宇宙系列运载火箭的那个发射架的坐标则为：
北纬 62.910°N ；东经 40.694°E
掩映在茫茫冰原和茂密的针叶林中。
差出了整整17个纬度啊！美国军方当时把这17个纬度的变轨能力全认给了苏联运载火箭上面级，难怪要被惊到了。
八星
后来，在1966年，一位名叫杰弗里·佩里的英国教师带着他的学生们分析苏联“宇宙”-112卫星的轨道时，认为这颗卫星不可能是从拜科努尔发射的，而应该是从普列谢茨克附近某地发射升空，这使该基地的存在逐渐成为了大家的共识。
到了1983年，面对世界上其他国家的弹道和轨道科学家的质疑，苏联终于承认了普列谢茨克发射场的存在。
（注意上图为普列谢茨克发射场在卫星照片上的确切位置，与普列谢茨克市中心的距离有27公里。记住苏联发射场的这个命名风格：通常不会用离发射场最近的城市的名字来命名，以方便隐藏。）
1964年的那次一箭双星发射，刺激美国大量进行弹道导弹的多弹头试验，力争早日把这个巨大差距缩小。
而美方的大量试验，则反过来刺激苏联进行一箭多星技术的进一步发展。
原本遮遮掩掩的双方，开始坦然承认自己在做相关试验，而且示威和震慑的意味越来越浓。
1964年8月，苏联进行了首次一箭三星发射；
然后，是第三次一箭双星发射。
自知自身运载能力和洲际弹道导弹能力稍逊于苏联人的美国人，不甘示弱。
作为回应，美国在苏联首次完成一箭三星发射的当月，连续实施了四次核试验！
小火箭风格，这四次核试验均在内华达，其具体爆点：
第一次：1964年8月19日，协调世界时16点00分00秒140毫秒。
北纬 37.15902°N 西经 116.08402°W
第二次：1964年8月22日，协调世界时22点17分00秒060毫秒。
北纬 37.06529°N 西经116.01631°W
第三次：1964年8月27日，协调世界时14点30分00秒150毫秒。
北纬 37.11732°N 西经116.04153°W
第四次：1964年8月28日，协调世界时17点06分00秒040毫秒。
北纬 37.06698°N 西经116.02303°W
这四次核试验，当量均小于2万吨，属于典型的为采用多弹头配置的洲际弹道导弹的小型化的核弹头进行技术积累的行为。
复习一下咱们在2016年分析的多弹头技术的5道门槛：
第一个是小型姿态控制发动机技术；
第二个是可以在空间多次重复启动的推进系统；
第三个是高精度的导航系统；
第四个是高可靠性的再入系统；
第五个是核弹头小型化技术。
苏联方面，在1964年的回应是什么呢？
答：更多的一箭多星发射。
继1964年8月份的一箭三星和一箭双星之后，在一年的时间里，苏联又发射了两次，而且是一箭三星与一箭双星交替进行。
随后，就是连续三次一箭五星。
完成所有这些发射，时间刚刚来到1965年9月份，可见其发射密度之高。
进入上世纪70年代，苏联开始大力发展快速响应低轨军用通信星座。
整个方案如下：
一旦事态紧张，苏联就会立刻让整装待发的火箭实施加注作业。
随后，在接到命令72小时之内，在普列谢茨克发射场，发射一枚宇宙号运载火箭，以一箭八星的方式，将8颗通信卫星送入1400公里左右的近地轨道。
这些每颗仅重39.8公斤的小卫星，运行在轨道倾角为73.9°的近圆轨道上，能够为莫斯科传达重要的军事命令。
这些命令，主要是给分布在广袤国土的洲际弹道核导弹和潜藏在巴伦支海或者北冰洋或者北大西洋的潜艇部队的。
通过发射4枚这样的运载火箭，就能够实现4组一箭八星的入轨，迅速部署一个由32颗小卫星构成的低轨星座。
这个星座一旦部署完成，就能够保证在不依赖现存所有通信基础设施的情况下，实现总司令对战略核武装力量的直接指挥。
按小火箭的轨道计算，莫斯科的指挥中心，能够借助这一个星座，获得每天连续16.5个小时以上的可靠的军事通信保障。
苏联是认真的。因为这个星座当年实际上已经部署完成。卫星之间的最大间距为55.6°，轨道平面的夹角为8.5°。
从弹道和轨道设计的角度来说，用一枚火箭来一次完成八颗军事通信卫星的部署，绝非易事，不过，也不是不能完成。
比如，小火箭认为可以借助过渡轨道的方式。
直径2.4米的第一级，能够赋予上面级足够的速度了。
随后，咱们上面级第一次点火，把8颗卫星送入一个近地点265公里，远地点1480公里的椭圆过渡轨道。
哎呀，如果这是战时，被对方的拦截弹在太空或者高空打掉怎么办？
答：小火箭有考虑。
上面级第一次点火后，把8颗卫星送入一个近地点265公里，远地点1475公里的轨道。
我们不在近地点再次点火，而是滑行到南极洲附近，在南美洲最南端，合恩角上空（上上图），也就是轨道的远地点点火，进行轨道圆化。
小火箭用某型海基反卫星导弹试着拦了一次（上图太平洋上的绿色弹道），这枚拦截弹的弹道最高点将将能够碰到卫星的轨道，几乎不具备有效拦截威胁。
通过上面级再次点火46.8秒的操作，圆化的同时，赋予8颗卫星353米/秒的速度增量。
具备分离条件。
然后，我们在近地点也就是完成圆化之前，把前4颗卫星释放出去。在远地点，把后4颗卫星释放出去。
后续的3枚火箭，也依次发射。
在阿拉斯加以及北极地区的中段拦截系统以及太平洋上大量部署反卫星拦截弹的今天，这样的低轨星座依然有着不错的生存能力。
当然，小火箭在这里给出这个方案和较为详细的发射部署策略，纯粹是出于工程师的学术考虑，还望世界和平。
该星座同样适用于抗震救灾和森林防火指挥以及商业通信的应急增强服务。
小火箭定律：迄今为止，在人类工程技术发展史上，几乎没有任何一项尖端技术能够被军方所忽略。不管这项技术的初衷到底是用于提升人类的生活质量还是仅仅用来满足人类的好奇心，最终这些家伙大多都被拿来用于增强军队的作战效能了。
有关小火箭定律，咱们探讨过多次了。不过小火箭还是依然希望技术多用于提升人们的生活水平，毕竟这才是工程师的使命所在。
1990年11月20日和1991年12月20日（苏联解体前5天），在拜科努尔航天中心，由赛果弹道导弹改装而成的亚轨道飞行器试飞成功。
在原本的二级洲际弹道导弹的基础上，加一个和风上面级（也有人译作 微风），这就构成了Rokot三级运载火箭。
Rokot，是俄语的转译，其本意为隆隆声、轰鸣声，是个拟声词，因此，中文译作：
呼啸号运载火箭。
有关该火箭，以及后来的联盟、质子等等，详见小火箭的系列报告《帝国遗产！苏联高超声速弹头洲际弹道导弹的商业化实践》，本文不再赘述。
后来，欧空局也实现了一箭多星的发射。
风暴
中国是什么时候掌握一箭多星发射技术的呢？
答：1981年9月19日。
这个要从风暴一号，这款较少人了解的运载火箭说起了。
风暴一号运载火箭，小火箭邢强，摄于2018年某日。
身为中国培养的火箭工程师，小火箭在此向风暴一号运载火箭和酒泉卫星发射中心表示深深的敬意。
在一级耗尽关机和二级游机精确制导控制方面，风暴一号运载火箭的创新让中国的太空技术有了巨大的进步。
不过，风暴一号，这个名称霸气的运载火箭，命运可谓多舛。
虽然在1972年8月，该箭首次进行遥测试验火箭发射，取得了圆满成功。但是在1973年9月18日和1974年7月12日的两次发射科学实验卫星时，都遭遇了失败。
1974年7月12日，风暴一号运载火箭发射长空一号卫星，火箭点火升空200多秒后，第二级火箭发动机突发故障。火箭未能把卫星送入预定轨道，随后，残骸坠入广西横县一带。
但是，令人感动的是，当地民众组织起来，帮助咱们的科研人员搜集残骸，以便分析故障原因。
20多万民众，为国家航天事业和人类太空探索事业做出了贡献。他们一共找回了125块火箭和卫星的残骸。
这些残骸，为后续的成功，提供了宝贵的数据来源。
公元1975年7月26日，风暴一号火箭成功发射，顺利将卫星送入预定轨道。
这是中国第一次把质量超过1吨的卫星送入近地轨道，标志着中国的运载能力实现了质的突破。
公元1981年9月19日，协调世界时21点28分40秒，风暴一号运载火箭再次出征。
她把实践二号、实践二号甲和实践二号乙，三颗卫星送入预定轨道。
这是中国首次实施一箭多星发射（嗯，没错！中国没有经过一箭双星发射，而是直接来了一次一箭三星发射）。
这标志着中国成为继美国、苏联、欧洲之外，第4个独立掌握一箭多星发射技术的国家或组织，为中国和平利用太空提供了更好的技术支撑。
发展
随后，印度和日本也相继掌握了一箭多星的发射技术。
2001年8月29日，日本一枚H-IIA运载火箭尝试一箭双星发射成功。
2009年1月23日，日本一枚H-IIA运载火箭完成了一次一箭八星的发射。
其中，印度在协调世界时2017年2月15日03点58分，用一枚PSLV运载火箭，成功发射了104颗卫星。从数量上来说，创造了新的世界纪录。
这104颗卫星中，有88颗是上图的立方星。这些单颗重4.7公斤，鞋盒子大小的立方星，能够组成星座，进行对地观测。
2011年10月21日，欧空局的伽利略导航系统的前两颗在轨验证卫星由联盟ST-B火箭在法属圭亚那的库鲁航天中心以一箭双星的形式发射。
最近发射的一些我国北斗导航系统的卫星也是以一箭双星的方式，从西昌卫星发射中心，由长征3号乙运载火箭送入预定轨道的。
有关北斗导航，咱们得专门开一个系列来详细畅聊。
当火箭的运力更强的时候，可以考虑一箭四星。上图为在阿丽亚娜-5运载火箭的整流罩内，呈中心对称布置的4颗伽利略导航卫星。
上图为阿丽亚娜-5运载火箭以一箭四星的方式发射伽利略导航卫星15号、16号、17号和18号的场景。
有关该火箭，详见小火箭的公号报告《站在巅峰，却已准备告别：欧洲最强火箭传奇》。
SpaceX公司的猎鹰-9号运载火箭，可以以一箭十星的方式发射第二代铱星，也可以以一箭多星的方式发射其他公司的卫星。
可是，如果卫星的形状大小不同怎么办？
这就考验运载火箭方面的协调和优化能力了。
10颗一模一样的铱星，在猎鹰-9号运载火箭整流罩内的场景。上下两层，每层5颗。
5颗铱星+2颗气候观测卫星：底下这层不变，还是5颗铱星。上面那层变成背对背的2颗气候观测卫星就好了。
作为疯狂发展一箭多星技术的苏联的太空技术的继承者，俄罗斯发展一箭多星的商业化发射毫不含糊。
且不提由撒旦洲际弹道导弹改造而来的从地下发射井里发射的第聂伯运载火箭经常一箭三十多星的发射。
老牌的联盟火箭本身也有不错的表现。
这枚联盟火箭，正在执行一箭73星的发射。
值得一提的是，这并不是印度一箭104星的那种发射，而是要把73颗卫星送入3个不同的轨道。
主星是一颗473公斤重的对地观测卫星，要进入500公里轨道；24颗小卫星，要进入600公里轨道；还有48颗3U的立方星，则要进入485公里轨道。
小火箭注：U是立方星的单位，是Unit的缩写，表示一个边长为10厘米的立方体。1U，表示体积为10厘米×10厘米×10厘米的立方体，其质量，往往在1公斤左右。
对火箭载荷工程师的考验来了，这些卫星大小不一，形状各异，轨道也是不同的！
他们是这样解决的：
在上面级上面，进行分组堆放。
小的卫星，收纳到标准的分离盒中，主载荷，顶在头部。
弹道和轨道是这样设计的：
协调世界时
09:36:49：火箭点火起飞 ；
09:38:46：一二级分离;
09:41:36 ：二级与上面级分离;
09:41:38 ：抛整流罩;
09:45:37：载荷组分离;
09:45:42：上面级点火：
09:52:18 ：上面级进入第一条过渡轨道;
10:35:01 ：上面级变轨；
10:36:27：上面级进入主载荷轨道；
10:38:07：主载荷分离入轨。
此时此刻的轨道参数：
轨道高度522.51公里，轨道倾角97.44°，典型的对地观测卫星的轨道。
11:13:29：上面级大幅度变轨；
11:14:35 ：上面级进入第二条过渡轨道；
11:58:29：变轨调姿；
11:59:35：进入小卫星分离程序；
12:01:43 ：开始释放第1组小卫星 ；
此时，轨道倾角为97.61°，轨道高度600.0公里。
12:05:03：第1组的5颗小卫星释放完毕；
此时，轨道倾角为97.61°，轨道高度590.1公里。
12:10:03：开始释放第2组小卫星；
此时，轨道倾角为97.62°，轨道高度为580.1公里。
12:26:43：第二组的19颗小卫星释放完毕；
此时，轨道倾角为97.61°，轨道高度为587.4公里。
12:51:49：上面级第三次大幅度变轨；
12:53:15：上面级进入第三条过渡轨道；
13:34:39：上面级进入立方星预定轨道；
13:35:51：上面级姿态调整，准备实施释放；
17:18:23 ：开始释放第1颗立方星；
此时，轨道倾角为97.00°，轨道高度为482.2公里。
17:41:17：完成第48颗立方星的释放；
此时，轨道倾角为97.01°，轨道高度为450.5公里。
17:51:49 ：上面级准备进行离轨操作（防止自身成为太空垃圾）；
17:53:45 ：离轨准备完成，开始最后一次点火；
18:18:49 ：上面级坠入印度洋，完成一箭73星的所有流程。
从09点36分49秒发射，到18点18分49秒，小火箭算了一下，是整整8小时42分钟，也就是8.7小时。这真是一次漫长的发射。
运营
这是今天的猎鹰-9号运载火箭一箭64星发射的场景。
当卫星的数量比较多，而且很有可能用户方来自不同的国家和组织的时候，就需要专门的公司或者联合会来进行协调了。
此类任务可以交给小火箭联合会这样的工程师组织。在欧美则有商业化的公司来运营。比如SpaceX公司的这64颗卫星，就交给了一家名为太空飞行工业的企业。
该公司与35个政府机构或者商业企业签署了卫星发射服务订单。包括美国、意大利、荷兰、澳大利亚、芬兰、西班牙、韩国、瑞士、德国、英国、约旦、哈萨克斯坦、波兰、印度、巴西、加拿大和泰国在内共17个国家，为这次发射贡献了15颗小卫星和49颗立方星的合同。
这64颗卫星由猎鹰-9号运载火箭送入太空的场景。
全文结束，感谢大家！
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