我国电磁弹射玩出新花样:飞艇上装电磁弹射器,可天基发射卫星

在我国首艘电磁弹射航母福建舰正在紧锣密鼓地筹备海试任务之际,上海某航天运载火箭研究所又披露了一项极具颠覆性的专利技术:在20至30公里高度的临近空间上,使用搭载电磁弹射系统的飞艇发射卫星。
据环球网报道,7月初我国国家知识产权局公布了上海宇航系统工程研究所提交的、一项名为“临近空间电磁发射卫星系统”的专利。
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专利申请书截图
简单来说,这项专利是使用搭载电磁弹射系统在20至30公里高度上的临近空间,发射一枚10千克重的微纳卫星,卫星在解决目标空间位置后,将通过自身发动机调整姿态和轨道,进入预定空间位置,并与地面监测站取得联系。完成此次发射任务的飞艇将返回地表基地,准备再次搭载一批小型卫星载荷并升空发射。
专利申请书指出,目前传统火箭发射技术仍存在难以重复使用、成本高昂、发射效率和经济效益低等问题。
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科研人员设计的电磁弹射发射方案
相比之下,飞艇却可以重复使用,执行一次任务就能发射大量卫星,而且基于飞艇是空中移动平台的这一特点,卫星可以根据任务需要从不同角度和方向进入轨道,并大幅降低卫星受到的空间动力作用影响。
此外,与火箭发射需要使用推进剂相比,电磁弹射器和飞艇消耗的是电能,在飞行和发射卫星时不会产生污染气体,具有比火箭更成本更低、更经济的应用效能。
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连飞艇的大致设计都有了
尽管从专利申请书的描述来看,这项专利到处都透露着“简单粗暴”、“力大砖飞”的色彩,然而对我国科研人员来说,这似乎并不是一个不切实际的幻想。
比如说,我国科研人员在专利申请书中连飞艇的大致设计都提了出来:飞艇系统由充满惰性气体的大型气囊、气动舵面、任务管理系统和电动螺旋桨推进系统组成,其自身飞行和电磁弹射器启动的能源来自于飞艇表面铺设的柔性太阳能电池阵列。
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如果使用飞艇,这个飞艇将不是一般的大
根据我国科研人员的计算,飞艇全长应为200米,部署在其下方的电磁弹射轨道为100米,卫星发射后的出口速度为每秒8公里。
我国科研人员计算得如此仔细,并不是说这项专利已经可以转化为现实成果,而是有很多技术上的难题依然需要攻坚,比如那颗只有10千克重的卫星。
一般来说,重量在1到10千克的卫星通常被称为“微纳卫星”,这种卫星虽然体积不大,但得益于成本低廉、可编队组网的优势,在军事、通讯和气象灾害观测等领域有着广泛应用。
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100米的电磁轨道接近一门大型电磁炮了
对于微纳卫星来说,使用火箭发射“一箭多星”目前已经是司空见惯的成果,但如果一颗微纳卫星要在100米的电磁弹射轨道上加速到足以摆脱第一宇宙速度后才能发射,而且考虑到卫星进入轨道后还要工作,那么这一过程中产生的加速度、所消耗的能量将会为卫星的材质选择、结构设计带来巨大难题。
当然,如果把电磁弹射器的载荷范围和任务目标放宽,比如换成某种合金弹丸,如此一来技术难度也就降低了不少。不过,即便如此我们也应该清楚的是,目前这项专利只是我国科研人员提出的某种思路,距离转换为技术成果还有很长一段路要走。