航天發射技術的"明日之箭":火炮發射、電磁發射、離心發射

來源:中國軍網綜合作者:程 雪責任編輯:王俊
2019-09-13 02:09

還記得法國作家儒勒·凡爾納創作的長篇科幻小說《從地球到月球》中的著名實驗嗎?三個勇士要到月球去探險,乘坐由一門火炮發射的空心彈飛上了太空,看到了太空裏許多壯觀景象。雖然後來證實,人類無法承受火炮發射時瞬間所産生的巨大加速度,但“炮射入軌”這種“非傳統入軌”方式給航天發射技術進步提供了想象空間。

非傳統航天發射方式,是有別于火箭發射的其他航天發射技術,目前主要包括火炮發射、電磁發射、離心發射等。由于其擁有低成本快速入軌的顯著優點,或將替代傳統航天發射方式,並對未來人類航天事業産生革命性影響。

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航天發射技術的“明日之箭”

■解放軍報記者 程 雪

電磁軌道炮航天發射示意圖。

非傳統航天發射方式“更加經濟”

借助火箭發射一次衛星要花多少錢?

不同的火箭有不同的價格。歐洲“阿利安5號”運載火箭每次發射費用約爲1.65億美元,每公斤發射費用約爲10313美元;美國德爾塔IV型中型火箭平均每次發射費用爲1.64億美元;俄羅斯主力運載火箭——聯盟-FG運載火箭每次發射費用大約爲5000萬美元,每公斤發射費用爲7246美元……我們不難發現,盡管運載火箭已經成爲發射人造地球衛星的普遍方式,但每次發射所耗費的成本仍然極高。

因此,各國若想在航天技術領域取得發展並占有一席之地,成本是不得不考慮的因素。換句話說,誰能更快掌握低成本發射衛星技術,誰就能在航天技術領域先人一步,在國際航天發射市場占據優勢。

與火箭發射這種傳統航天發射方式相比,以火炮發射、電磁發射爲代表的非傳統航天發射方式,成本大大降低,在“低成本快速入軌”越來越成爲太空産業未來發展潮流的今天,具有巨大的發展潛力。

爲了節省成本,傳統火箭發射方式作了很大努力。1995年,由美國、俄羅斯、烏克蘭和挪威共同發起的“海上發射”項目,采用創新性的移動式海上發射平台,使用俄羅斯的“天頂-3SL”火箭執行發射任務。這個項目之所以選擇海上發射,一個重要原因就是,在海上發射,火箭發射的緯度位置可以自由選擇,而選擇臨近赤道的地方發射衛星,可最大限度地利用地球自轉力,提高衛星的飛行速度和火箭運載能力,延長衛星運行壽命,大大降低衛星運營和火箭發射成本。

但與火炮發射等非傳統航天發射方式相比,選擇海上發射的成本還是很高的。

20世紀60年代,用于試驗“將衛星打入軌道”的HARP工程開始啓動,一生致力于新型火炮和彈藥設計的加拿大火炮科學家吉拉德·布爾,來到位于加勒比海的巴巴多斯島上,開始了“太空炮”的研發工作。他試圖用大炮直接發射衛星,這樣做不但能大大降低成本,在戰爭時運用此項技術還能向更遠的地方發射炮彈,可謂一舉兩得。雖然“大炮發射衛星”研究計劃隨著布爾去世被擱置,但其大炮發射入軌的理論被證明是可行的。

電磁發射衛星也爲節省成本提供了新思路。據估算,與常規武器相比,火炮發射藥産生每焦耳能量需要10美元,而電磁炮只需0.1美元。電磁炮是利用電磁發射技術制成的一種先進動能殺傷武器。與傳統大炮將火藥燃氣壓力作用于彈丸不同,電磁炮是利用電磁系統中電磁場産生的安培力來對金屬炮彈進行加速,使其具備打擊目標所需的動能。電磁發射成本低、操控安全、適應性強,能量釋放易于控制,可重複快速發射。有專家表示,電磁發射具有衆多優點,可爲快速、低成本地向太空投送小衛星和物資提供新思路。

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