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,相關硬件和軟件系統基本完善,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,隨着新材料、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

冷空氣要來了!北方極端高溫即將消退,南方接力近40度高溫! - 天天要聞

冷空氣要來了!北方極端高溫即將消退,南方接力近40度高溫!

引言今年的夏季,無疑是火熱的一年。不同於往年南方梅雨季的涼爽,今年南方氣溫明顯偏高,而北方則是高溫持續,炎熱難耐。這種南北溫差異常明顯的天氣,其實背後有着許多複雜的原因。本文將就今年夏季南北溫差大的原因,以及後期氣溫分佈情況進行分析。
嫦娥六號秀大腳,再次打臉阿波羅? - 天天要聞

嫦娥六號秀大腳,再次打臉阿波羅?

嫦娥六號成功完成了月球背面鑽探取樣工作,啟程返回地球。似乎故事到這兒就已經告一段落,可沒成想,嫦娥傳回來的一張「大腳丫子」照片再次引發熱烈討論,有許多朋友據此質疑阿波羅登月涉嫌造假。嫦娥六號發回月球背面挖土照片在嫦娥六號全景相機拍攝的影像中,我們明顯看到着陸器支撐腿把月球表面砸出了一個坑,嫦娥的「腳...
瑞士清潔科技公司Enerdrape開發預製地熱板,回收城市地下空間的淺層地熱能和廢熱用於建築物制熱或製冷 | 瑞士創新100強 - 天天要聞

瑞士清潔科技公司Enerdrape開發預製地熱板,回收城市地下空間的淺層地熱能和廢熱用於建築物制熱或製冷 | 瑞士創新100強

圖源EPFL官網鈦媒體APP註:瑞士連續12年全球創新指數競爭力排名第一,是全球重要的創新策源地,也是中國首個創新戰略夥伴關係國,在創新發展和科技金融領域與中國具有極佳互補性。由Venturelab主辦的「瑞士創新100強」,匯聚了最佳「瑞士製造」的初創及成長期科技創新企業,是瑞士最具國際影響力的創新生態標杆。自2011年以...
日本:觸手展開超3米 巨型章魚現身北海道 - 天天要聞

日本:觸手展開超3米 巨型章魚現身北海道

近日,在日本北海道的知床半島羅臼海域,出現了令人驚嘆的一幕——一隻觸手展開超 3 米的巨型章魚現身於此。這一消息迅速引起了廣泛的關注和熱議。據《朝日新聞》6 月 9 日的報道,這種被確認為北太平洋巨型章魚的龐然大物,以其巨大的體型震撼着人們
土衛二,一顆冰冷的衛星,那裡會有生命嗎? - 天天要聞

土衛二,一顆冰冷的衛星,那裡會有生命嗎?

一片神秘的地外海洋,究竟住着誰?一起來看看土衛二上的原住民!"通過卡西尼號的測量,我們知道土衛二的海洋是宜居的。我們知道那裡有液態水、能源以及碳、氫、氮、氧、磷和硫等化學物質。"圖示:土衛二噴出的冰羽流。(圖片來源:美國宇航局)新的研究表明,在土星衛星恩克拉多斯的表面有一些地方,航天器可以在那裡着陸,...
就在端午,準備觀賞! - 天天要聞

就在端午,準備觀賞!

星空有約|月亮「邂逅」星團,這幕美景別錯過端午節當天傍晚,一彎蛾眉月將與著名的蜂巢星團近距離相伴,屆時只要天氣晴好,感興趣的公眾將會目睹到這兩個不同天體上演的「親密一幕」。由於23時左右月亮才會從西方落下,因此觀賞、拍攝這一幕美景的時間比較
研究發現消失的尼羅河支流 或助解開金字塔建造之謎 - 天天要聞

研究發現消失的尼羅河支流 或助解開金字塔建造之謎

新華社北京5月21日電 研究人員日前繪製出尼羅河一條現已乾涸的支流地圖,認為它可能幫助古埃及人建造了31座金字塔,包括著名的吉薩金字塔群。研究成果由最新一期英國《通訊-地球與環境》雜誌刊載。 埃及金字塔最集中的地區是自吉薩市向南至利什特村之間的一片沙漠。那裡距離尼羅河有數十公里遠,但發現了港口遺迹。埃及學家...