用大炮打衛星難在哪？中國科學家來了，我們用電磁的

關於怎麼把衛星打上天這個問題，我們的第一反應當然是用火箭——或火箭的什麼變種，像太空梭、空天飛機什麼的。不過熟悉人類航天史的小夥伴知道，在火箭被髮明出來以前，人類其實一直嘗試用一種簡單粗暴的工具把它發射上去——大炮，而且幾乎成功過。

圖：凡爾納的《從地球到月球》可能是人類最早的打炮上天的設想

幾乎成功指的是一位活躍於上世紀七八十年代的科學天才、火炮狂魔：布林博士，他發明的火炮就曾成功把試驗物發射到了180公里高空，無限接近近地軌道的高度——近地軌道的最低高度200公里，只差一丟丟。

布林博士

布林博士是加拿大人，在軍界素有“火炮瘋子”之稱，這位既愛打炮又愛造炮的科學天才一生致力於與牛頓第一定律抗爭，希望發明一種大炮將物體打上太空。在美國、加拿大軍方的資助下，布林在60年代造出了一門長36米，口徑達424毫米的巨炮，這就是著名的巴貝多大炮。在試射中，巴貝多大炮大力出奇跡，將90公斤重的炮彈一舉射向了180千米高的高空，這一紀錄到今天為止沒有任何對手能夠打破。

巴貝多大炮

圖：今天荒島上的巴貝多大炮遺蹟

炮彈

圖：布林博士（左）在當年的巴貝多大炮前

不過遺憾的是由於種種原因，美、加軍方取消了對布林的資助，巴貝多大炮計劃就此終止。隨後布林博士跑到伊拉克，試圖幫助薩達姆政權發展軍用火炮，之後你懂的，1990年，布林博士被西方特工暗殺於布魯塞爾，一代火炮狂人的傳奇一生就此終止。

圖：布林博士幫助薩達姆製造的“巴比倫大炮”，據說可一炮打到伊朗首都。炮管部分現存放於英國博物館

布林博士雖然厲害，但幾乎成功還是沒成功。美、加軍方之所以終於這個專案，是因為判定這東西更適合軍用而不是發射衛星，那麼問題來了：巴貝多大炮為什麼不適合打衛星，或者說用火炮發射衛星技術上難在哪？

除了它的炮彈還是沒達到近地軌道的高度外，另一個原因是重點：

發炮時難以抗拒的大過載：可以把衛星壓成碎片

我們知道所有火炮發射的原理都是瞬間將炮彈推動到需要的速度，然後炮彈依靠慣性放飛自我。這個過程會讓炮彈承受巨大的超重，這就是過載現象，一倍於自身重量的超重被稱為1個G的過載。巴貝多大炮為了把炮彈打到180公里外的太空，炮彈承受了15000G的過載！這個力量是什麼概念呢？央視曾播放過某國內高過載實驗室的實驗錄影，手機在承受上萬G過載的衝擊後就是下圖這個樣子：

圖：由圖可見這部手機肯定是不能用了。衛星和手機一樣內部含有各種機密零件，經受了這麼一下洪荒蠻力後即使打到太空也是一塊不能用的鐵疙瘩了。

不過人類試圖用大炮打衛星的故事並沒有結束，繼布林博士之後，美國等西方國家決定用電磁軌道發射器進行實驗。電磁發射器成功彌補了化學能火炮威力不夠的短板，理論上能輕鬆將衛星打入太空。但抗過載問題還是成了繞不過去的一個技術坎。為了解決這個問題，美國人的辦法是將發射軌道建的很長，以此減少加速度，讓它在衛星能夠承受的範圍之內。不過這麼長的軌道在當時材料強度能不能經得住是個現實問題。

圖：這就是美國人設想的電磁炮軌道，長度有幾十公里，基本上一炮下去就是北京城區到雄安新區的距離~

圖：設想的電磁火箭發射中心，像不像高鐵車站？

此外，為了解決電磁干擾、對火箭和載荷的防護要求等問題，必須將火箭體積縮小，也就是隻發射小型航天器。

圖：載荷不能太大，只發射小型物體

圖：NASA搞的的電磁發射系統實驗

美國的電磁火箭發射專案雖然放飛夢想，但電磁發射的瓶頸技術難題始終難以突破，此外還存在資金缺口太大等問題，在進入21世紀之後就沒了下文，逐漸胎死腹中了。

由此，布林博士的巴貝多超級大炮創下的記錄至今無人能破——達到了前無古人的高度。但一定後無來者嗎？不一定！

電磁火箭哪家強——中國航天找“羽舟”

近年來隨著我國國產電磁炮、航母電磁彈射器等相關技術的飛速發展，我國科學家也把目光放到了電磁軌道發射衛星上——據媒體報道，中國航天科工集團根據馬偉明院士的研究成果，已立項研製用電磁炮發射衛星的計劃——“羽舟”電磁彈射火箭計劃。該計劃由“地面大型電磁彈射系統”發射小衛星，和當年美國的電磁火箭發射計劃如出一轍。

根據媒體披露的資訊，大致可判斷國產版計劃有這麼幾個特點：

一、裝置的主要功能是給火箭一個初始的速度，也就是隻起到普通火箭一級推動器的作用，用電磁彈射把二級三級和帶燃料的衛星組合體打上去，入軌後二、三級火箭再依次啟動，繼續前進或者變軌。由此大幅度降低過載，將軌道長度縮短到可接受程度。

二、和美國當年的設想一樣，羽舟只發射小衛星。我國的航天計劃向來小步快跑，從發射小衛星開始，技術成熟後再逐步增加衛星的體積重量。

三、整個發射系統可以重複使用，只費電，降低了發射成本，減少了對環境的汙染，並進一步節約能耗。