2019年12月16日，由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院（以下簡稱火箭院）抓總研制的長征三號乙運載火箭搭配遠征一號以“一箭雙星”的形式將兩顆北斗三號衛星送入預定軌道，標志著北斗三號工程MEO軌道衛星全球組網任務圓滿收官。

截至目前，遠征一號上面級在北斗三號工程發射中圓滿完成了12次任務，將24顆MEO軌道衛星準確送入預定軌道，為北斗三號工程組網任務的最終順利完成奠定了堅實基礎。

為北斗工程而生

早在我國謀劃建設北斗全球衛星導航系統時，就提出要在短時間內向中、高軌道發射30顆衛星的設想，要求中國航天人必須在衛星部署能力上取得突破。

火箭院憑借深厚的技術底蘊和創新務實的技術設計思路，提出了依托上面級直接入軌方案。長征三號甲系列火箭副總師葉成敏介紹說：“上面級的專業名稱為’軌道轉移飛行器’，形象地理解就是‘太空擺渡車’，它是將有效載荷（如衛星）從某個轉移軌道，送入預定工作軌道或預定空間位置的具有自主獨立性的航天運輸飛行器。”

上面級是一個全新的產品，既有運載器的特點，又有空間飛行器的特點，國內沒有經驗可以借鑒；國外有關上面級的資料也是淺嘗輒止，不涉及核心關鍵，設計團隊只能摸著石頭過河。自2008年啟動遠征上面級的關鍵技術攻關和工程研制工作起，共耗時7年，研制團隊先后突破了熱控、長時間自主導航制導、長時間滑行推進劑管理、遠距離高碼率測控等多項重大關鍵技術，開展了千余項地面試驗，針對長時間在軌飛行經歷的空間輻照、空間熱環境開展了大量的環境適應設計、分析與驗證，采用了百余項新技術以滿足長時間在軌任務要求。

2015年3月30日，長征三號丙運載火箭搭配遠征一號上面級成功將第17顆北斗導航衛星直接送入工作軌道，遠征一號成功首飛，完美首秀。

2015年7月25日，長征三號乙運載火箭搭配遠征一號上面級以“一箭雙星”的方式成功將第18、19顆北斗導航衛星送入預定軌道，標志著我國用于中高軌航天器直接入軌一箭多星發射任務的常規液體上面級技術完成了從方案設想到工程應用的巨大跨越，采用遠征一號上面級“一箭雙星”直接入軌發射成為北斗三號衛星工程的主要發射方式。

助力中國航天新遠征

“遠征一號上面級的成功研制，改變了上面級與火箭原有固定、單一的組合狀態，創造了靈活、多樣的組合模式，模塊化、組合化、系列化設計理念衍生出了可與我國新一代運載火箭組合實施發射飛行任務的上面級，極大程度挖掘了火箭的搭載潛力，大大提升了我國火箭滿足不同用戶需要的適應性，提高了我國火箭在國際發射市場的競爭力。”火箭院運載火箭系列總設計師、中國工程院院士龍樂豪說。

在遠征一號上面級研制成功后，研制隊伍逐步完善優化，通過改進型號，研制形成了遠征一號甲、遠征一號S、遠征二號等多型上面級產品，并均在發射任務中全部取得了成功，將遠征上面級家族打造成為了中國航天又一精品之作。

遠征一號甲上面級被稱為“升級版太空擺渡車”，于2016年6月搭載長征七號火箭完成首飛。遠征一號甲上面級一方面繼承了遠征一號上面級的成熟可靠技術，有效地控制了研制風險，另一方面進行了諸多技術改進，實現了全方位的性能“升級”，發動機起動次數由遠征一號的2次提升為20次，在外太空工作時間由遠征一號上面級的數小時提升為數天，這兩項技術突破有效地支撐了遠征一號甲上面級大范圍軌道機動、多載荷軌道部署和多項空間試驗的開展。

遠征一號S上面級在遠征一號上面級的基礎上進行改進，主要針對短時間的飛行任務，是商業版遠征一號上面級，可說是最具商業頭腦的一型上面級。遠征一號S上面級的工作時間較短，型號設計人員在遠征一號上面級的基礎上進行系統優化，遠征一號S上面級在與基礎級分離完成后馬上點火加速，整個飛行任務基本上在1小時以內完成，所以也省去了工作數小時所必需的設備，重量和成本也大大降低，在市場競爭中更具優勢。2018年10月9日，遠征一號S上面級攜手長征二號丙運載火箭將遙感三十二號01組衛星送入預定軌道。

遠征二號上面級是針對長征五號新一代大推力運載火箭規模研制的上面級，可將約5噸的衛星直接送達36000公里高度的地球同步軌道。與遠征一號和遠征一號甲上面級2.8米的直徑相比，遠征二號本體結構直徑達到3.8米，并且配備了兩臺推力為6.5kN的發動機，能夠保證上面級在數小時之內將高軌衛星直接送入目標軌道。遠征二號上面級于2016年11月搭載長征五號火箭首飛，圓滿完成了預定任務。

10多年前，我國航天人開始謀劃發展遠征上面級時，龍樂豪說，我們的運載火箭叫“長征”，上面級比基礎級火箭飛得更高更遠，可以叫“遠征”嗎，大家紛紛表示贊同。如今，“遠征”與“長征”完美搭檔，圓滿完成了北斗導航系統建設等多項國家重大任務。未來，更多、更好的遠征上面級，將助力航天人贏得國家任務與商業市場的新遠征。