說到發射衛星,大家的腦海裡可能馬上會出現這樣的畫面:一枚火箭矗立在發射塔旁,隨著0號指揮員“5、4、3、2、1,點火”的讀秒口令,火箭底部竄出橘紅色的火焰,然後帶著載荷緩緩上升,直插雲霄。可除了火箭之外,還有很多方式能夠將衛星送入太空,比如電磁軌道、“巴黎大炮”、甚至是“投石機”。
沒錯,最近美國一傢俬人創業公司就嘗試透過“旋轉發射”的方式將衛星甩上天,其原理是先讓衛星在一個真空密封的圓形結構裡高速旋轉,然後利用離心力將它甩向太空,簡而言之你也可以將它理解為“投石機”。
而在11月10日,這家公司宣佈他們於10月22日在新墨西哥州的太空港成功進行了測試。當時,他們利用亞軌道加速器原型機成功發射了一枚無動力的拋射體,據說飛行高度達到了數萬英尺,這讓很多人非常興奮,以為美國又發明了“天頂星科技”。
但是,以1萬英尺約等於3048米來計算,這個數萬英尺無論是多少“數”,均遠遠沒有突破100千米的卡門線,達到亞軌道高度,所以這只是一次“淺嘗則止”的原理樣機測試。
實際上,這家位於美國加州長灘的私營航天公司早在2019年6月就曾宣佈,他們拿到了美國國防部的一份“發射初樣合同”,計劃在2020年初就進行首批試驗飛行,並與2022年啟動商業發射業務。但從目前的情況來看,顯然已經是延期了,看來這個“投石機”並非想象中那樣簡單。
首先,地面上的離心機,高速旋轉時速要達到8000公里,才能釋放載荷。按照目前已建成的直徑50米、周長157米、重1000噸的鋼製真空室來計算,1秒鐘要旋轉14圈多,也就是近6.5馬赫,這樣的速度對工程方面的要求,難度可想而知。
其次,離心機轉動時,需要發射的載荷要承受的加速度是10000G,別說是安裝有大量精密電子裝置的衛星,就是迫擊炮彈估計都受不了,甚至連實心的大鐵疙瘩都能給你搓圓了,以目前人類的科技水平,肯定還做不出這麼結實的衛星。
不僅如此,用“投石機”最多也只能將衛星載荷發射到60公里的高度,而距離地球最低的近地軌道也在一兩百公里,所以需要火箭繼續點火助力,一個既有衛星,又有火箭的載荷,尺寸和重量都小不了,至少比目前測試的“拋射體”要大很多。
據說這家美國私營航天公司的最終目標,是將200公斤重的物體甩入太空,但實話實說,以目前美國工業製造的能力,沒有可能實現,可能還是要靠我們“基建狂魔”,也就是說這將是再一次的“美國人負責想,我們負責實現”的典型案例。
為什麼這樣說,因為要將200公斤重的物體甩入太空,以目前的思路和樣機,搞不好離心旋轉的速度要接近光速,這根本不具備工程可能性,因此我們必須換個思路,即將它放大,可是目前的樣機是垂直的,太大太高了也不具備工程可能性,所以還是要換思路,建造一個水平的樣機。
具體來說,就是在四川、西藏地區找一個靠山的大平地,建設一個直徑以千米計的蝸牛殼形軌道,或者兩個反轉的蝸牛殼形軌道,最後一段往山上引,依靠山勢架高,以一定的角度傾斜滑躍。然而從蝸牛殼中間開始裝載荷,電磁力加速,最後打上天,或者乾脆別旋轉了,直接建造一個高度差5000米的電磁彈射器,可能更靠譜。但這裡面涉及的工程量,以美國現在“政治正確”、“綠色環保”橫行的思想,是多少年都不可能實現的,只能看我們的了,據說我國也有類似的專案,到時候說不定能嚇美國一跳。