只要是一提到航天发射,在我们大家的固定印象里,那肯定都是火箭点火,拖着巨大尾焰拔地而起,直冲茫茫太空。
但现如今,我国科研团队,却是正在探索和开辟出一条全新的航天发射新路径——不再依靠火箭自身一级发动机从零起步,而是先在地面用强大的“电磁弹射”推力对其猛“踹一脚”,来直接取代那种传统的第一级火箭助推,这项创新试验的基地,就设在我国的四川省资阳,预计到2028年将会完成首次试飞验证 。
很多人或许都不清楚,传统火箭最大的浪费,就是集中在它刚点火起飞时的那短短的几十秒内。火箭从地面升空,不但是需要对抗地球引力,也更是还得要穿过其厚厚的低层大气,整枚火箭所携带的燃料,八成以上,那都消耗在了其刚起步时的阶段。笨重的一级助推器,其造价要占到火箭总成本的接近一半,用完之后大多直接被抛弃,就算是能实现对一级火箭的回收,但是它依然还是要燃烧消耗掉大量的燃料,其在燃料上的成本,那是一点都省不下。简单说,传统火箭很大一部分的推力和重量,都被用在了能把自己给送上天的、所需要携带的燃料上,使其有效运送卫星的能力大打折扣。
而这套电磁弹射航天技术,思路就完全不一样。它相当于在地面造了一套“零级助推器”,原理和航母弹射飞机相近,只不过规模、推力都要高出好几个量级。依靠超导磁悬浮和电磁推进,在长长的轨道上把火箭加速到超音速,等火箭冲出轨道之后,再点燃自身上面二级、三级发动机继续飞向太空。有地面电磁轨道先完成初始加速,火箭就不需要自带庞大笨重的一级火箭,在同等火箭体量下,能够送上太空的有效载荷直接翻倍,发射成本也能大幅下降 。
资阳这个试验平台,也是全球首个采用高温超导磁悬浮路线的航天电磁发射验证基地。科研人员已经完成多轮缩比模型弹射试验,攻克了超长轨道分段供电、飞轮储能、高速稳定控制等一系列难关。这条轨道是可以反复使用的,发射一次,充好电就能准备下一次发射,有望实现像航班一样高频次发射,特别适合大批量低轨卫星组网、补网的需求,对于我国卫星互联网建设意义重大。
有人会问,现在我们已经掌握火箭海上网系回收、陆上着陆腿回收技术,为什么还要研发电磁弹射?其实这两条路线并不冲突。火箭回收,是把已经上天的一级火箭捡回来重复使用,本质还是化学燃料火箭的改良。电磁弹射是换了底层思路,直接砍掉最烧钱的第一级助推段,属于航天发射模式的创新突破。
当然,这项新技术目前还处在试验验证阶段,距离大规模商用还有不少工程难题要攻克,并不是短期内就能全面替代现有火箭。按照项目规划,目标在2028年完成首次入轨试验。一旦试验顺利跑通,航天发射就会迎来巨大变革:发射更便宜、频次更高,普通人距离太空也会更近一步。
总之,我国的航天发射技术,那是一直在不断地取得重大突破!从火箭回收,到如今地面电磁弹射助推,多种技术路线并行探索。这项“地面弹火箭”的创新,再次证明我们没有局限在国外已有的航天方案里,而是走出属于自己的航天新路,未来值得我们持续期待。
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