能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了

2023年07月13日22:37:06 科學 1283

就在馬偉明院士的「全能艦」引起熱議,我國首艘配備電磁彈射和電子阻攔的國產航母開始「拆棚子」的關鍵時刻,上海宇航系統工程研究所(上海航天科技八院805所)一份發明技術顛覆性專利公布:利用飛艇懸浮器,在30千米高度左右的臨近空間,採用電磁彈射系統,發射衛星

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

我們知道臨近空間的飛行器研究近些年已經進入了高峰期,而類似於基洛夫樣式的飛艇懸浮物在新時期更具潛力。因此805所這項專利採用了三大系統實現臨近空間衛星發射

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

第一,飛艇系統。

根據專利,飛艇系統將運行在20-100千米對的工控,超大氣囊保持懸浮狀態,柔性薄膜太陽電池陣及儲能裝置的能源系統提供電力供應,氣動舵面及飛行控制系統、任務管理系統、電動螺旋槳推進系統。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

目前,中國科學院浮空器系統研究發展中心、空天信息創新研究院、都已經開展了多年的試驗,並取得了一系列成果。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

筆者在2023年中國航天日活動時,也仔細看了上述單位的展覽,目前臨近空間原位探測體系化平台、臨空平台高動態感傳控一體化載荷系統都已經初步建立,相關硬體和軟體系統基本完善,並且已經實現了駐空20千米長航時飛行,對於臨空平台的態勢感知已經具備的完整的能力。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

但是,公開的信息並未查詢到中國懸浮器的負載能力,以及能源供給情況。不過有兩個好消息:

一是,得益於半導體產業發展,氣艇懸浮器所需的惰性氣體完全能自主供應。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

二是,空天院35KM太陽電池高空原位標定試驗取得圓滿成功,使中科院成為世界上少數掌握臨近空間 35km 太陽電池高空原位標定技術的研究機構之一。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

因此,我們有理由相信,飛艇系統只要能滿足載重需求,為臨近空間提供運載平台也就值得期待。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

第二,電磁發射系統衛星系統

飛艇搭載電磁彈射系統與微納衛星,運行在30~40千米高度的臨近空間,調整適合角度之後,通過僅僅100米長的電磁發射軌道加速,以8千米/秒的速度直接將衛星射入近地軌道

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

仔細算一下速度和電磁軌道、能源供給的要求可謂是「空前絕後」。

根據知名科學博主「星辰大海路上的種花家」測算,即便發射一顆10公斤的微納衛星,為了突破黑障層,也需要加裝防熱大底的整流罩以及火箭推進發動機,總質量就可能達到了100公斤。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

而發射耗能高達3.2e+9J,換算成電能大約是888.9千瓦·時,按照現在的電池能量密度,可能需要10噸以上的蓄電池,這還是在有超級電容等蓄能的前提下。

並且百米加速度要達到320000米/秒²,也就是32,653G,衛星根本承受不了。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

所以說,電磁彈射發射衛星問題還不小,能源供給是個大問題,對應的就是氣艇懸浮器的承載能力了。

當然,隨著新材料、新工藝的發展也許有一天這些都不是問題。筆者也查詢了上述專利第一個申請人「夏陳超」的其他研究成果,就有驚人的發現。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

第一,參與撰寫了《 模塊化核動力航天器設計及其關鍵技術 》一文,為研究模塊化核動力航天器提供參考。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

第二,參與撰寫了《空間堆核動力技術選擇研究 》一文,以空間堆核電源為重點,分析了國際發展現狀和未來航天需求,分別針對大功率

(100 kWe~1 MWe) 和小功率 (1 kWe~10 kWe) 應用需求,提出了技術主導方案。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

論文圍繞主導技術方案梳理了關鍵技術,為我國空間堆核動力技術發展規劃和預先研究提供參考。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

也就是說,相關問題的研究還在繼續,現在申請相關專利是具有前瞻性的,我們普通人能意識到問題,科研人員當然也能想到,只不過進行先導研究之後,再逐個結局問題。

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

話說70多年前,錢學森提出了「一小時打遍全球」的設想,現在我們才逐漸靠近這個目標,沒有前瞻性,那來的翻天覆地的變化。

可以肯定的是,當馬偉明院士搞定電磁彈射之後,才是開始,陸基、海基、空基都將實現電磁發射,而這個奮鬥的過程,需要更多的青年科學家感想敢做,去進行應用創新。想像一下,在臨近空間建立一個「天空之城」將是怎麼樣的一種景象?

能實現嗎?臨近空間電磁發射,10公斤衛星直接入軌,天基發射近了 - 天天要聞

近些年臨近空間、空天一體飛行器發展迅速,很多國家都在製造空天武器,事實證明即便不再臨近空間發射衛星,部署防禦性的裝置也十分有必要,那麼將10公斤的衛星,或者很小的武器將會是什麼樣的情景呢?

科學分類資訊推薦

全世界的河流正在死亡嗎? - 天天要聞

全世界的河流正在死亡嗎?

本書的核心理念是,河流有生與死,甚至也有權利。它請讀者從這些方面思考河流,看看有什麼能從對河流的重新想像中湧現。
近4000場奇趣活動!「全國科技活動周」活動引爆科學熱潮 - 天天要聞

近4000場奇趣活動!「全國科技活動周」活動引爆科學熱潮

龍虎網訊 (通訊員 徐陽 記者 丁玉珏)5月24日,2025年江蘇省暨南京市「全國科技活動周」和「全國科技工作者日」主場活動,在江蘇省南京市棲霞區南京師範大學順利舉辦。中國工程院院士賁德、中國科學院院士郭子建等國家科技尖兵,來自中科院南京分院、南京大學、東南大學、南京師範大學等單位的學者、科技科普工作者代表齊...
「十萬個為什麼」科普IP發布,百位少年體驗科幻盛宴 - 天天要聞

「十萬個為什麼」科普IP發布,百位少年體驗科幻盛宴

5月24日,奉賢新城在水一方科幻館迎來了一場別開生面的青少年科普盛宴——「未來學院·科幻奇旅」十萬個為什麼探索實踐活動。活動以「科幻+科普」為核心,通過沉浸式漫行、互動打卡、科技體驗等形式,帶領100名青少年在1公里的環線旅程中,感受科學魅力,點燃探索熱情。活動中,在水一方科幻館與上海少年兒童出版社共同發布...
徐匯區去年新增三家科普基地,科技節喊你來打卡 - 天天要聞

徐匯區去年新增三家科普基地,科技節喊你來打卡

伴隨著稀宇科技和階躍星辰自主研發的AI大模型合作生成的開場視頻,2025年上海市糧食和物資儲備科技活動周暨徐匯區科技節啟動儀式昨天在漕河涇會議中心舉行。2024年徐匯區新增1家市級科普基地(上海核工院核能科技館)和2家區級科普基地(復旦大學「病原生物科學館」、中國海誠工程科技股份有限公司「輕·博物館」)。三家科...
松山湖材料實驗室開放日來了!現場變身「科普狂歡現場」 - 天天要聞

松山湖材料實驗室開放日來了!現場變身「科普狂歡現場」

5月24日,全國科技活動周啟動, 松山湖材料實驗室2025公眾開放日來了,也是松山湖材料實驗室新園區開放的第三年,超過1500位公眾深度參與這場科普嘉年華,創新歷史新高。科學家現場作報告本次活動設置2場科普報告,2大科技展館,3大科技主題展
青苔國際工業設計村:激活設計的「蘇州磁場」 - 天天要聞

青苔國際工業設計村:激活設計的「蘇州磁場」

2025年5月24日,以「青苔智上,萬物生長」為主題的2025青苔國際設計節在蘇州青苔國際工業設計村盛大啟幕。300多位行業領袖、設計大師與跨界先鋒齊聚於此,共同見證全國首個「青苔智能設計垂類集合大模型」發布;多家產業進行產業合作簽約協議,中工設計科學實驗室正式亮相。這座佔地535畝的青苔國際工業設計村,正憑藉過去...
YYT 0681.18-2020 無菌醫療器械包裝測試儀 - 天天要聞

YYT 0681.18-2020 無菌醫療器械包裝測試儀

YY/T 0681.18-2020 規定的是用真空衰減法無損檢驗無菌醫療器械包裝泄漏的試驗方法,相關測試儀的信息如下:測試原理將測試儀主機連接到用於容納被測包裝的測試腔內,對測試腔抽真空,使包裝物內外形成壓力差。