美国乔治城大学研究人员近期发表了一份名为“捍卫终极高地”的报告,担心地指出:美国在卫星快速发射能力上已经输给了中国。这份报告称,如果出现一些“罕见但是要命”的情况,比如两国的卫星星座突然被摧毁时,中国将能够在几天内就开始恢复星座,而美国目前还没有这样的机会。
快舟-11运载火箭发射
看到这种说法,很多人可能会疑惑:美国不是第一航天强国吗?不说国家队NASA,马斯克的太空探索公司也很牛,而且私营航天公司不止一家,怎么会有这样的说法呢?咱们来看看美国航天发射的现状。
其实在大规模发射方面,液体燃料的火箭才是主力,美国一直以来依赖这方面的强大实力锁定了自己的优势。不管是“国家队”还是民营企业,直到今天还是我们追赶的对象。
而固体推进剂方面则有些不同,美国的固体推进剂运载火箭多是用军队的导弹改造而来。比如“牛头怪”系列火箭,就是LGM-30“民兵”和LGM-118A“和平卫士”洲际导弹的改造版。这个系列的运载火箭可搭载几百到几千公斤不等的载荷,轨道也覆盖了近地轨道、中地轨道和太阳同步轨道。
“牛头怪”火箭的发射,可不能只靠一辆车
但是它们有一个缺点,就是需要发射场的保障,这就大大制约了发射频率。因为美国虽然有好几个可以发射航天器的发射场,但发射工位归根到底还是有限的
所以美国研究人员的焦虑确实也有理由,因为中国这边传统的液体燃料火箭发射也需要使用固定的发射场,但可以机动发射的型号早就出现,而且还在不断增加。
这份美国报告指出,自2002年以来,中国设计并发射了六种与运输起竖发射车(TEL)兼容的固体推进剂火箭型号。这就意味着这些火箭可以在移动平台上运到任何平坦的开放区域,然后起竖进行发射。
航天科技的捷龙1号固体火箭
这其中航天科工集团的快舟1号甲是主力,从2013年以来已经成功发射几十次。它的运载能力虽然并不算大只有几百公斤,但需要搭载的卫星也不大,完全够用。
中国的固体推进剂火箭关键优点是快和灵活,可以在抵达发射场后七天内发射,只需要一个篮球场大小的平坦坚硬地面,特别适合快速构建卫星星座或发射现有星座的替换卫星。
显然,美国目前还没有类似的能力。因此,这些研究人员强烈建议提出这个话题并建立固体推进剂导弹的战略储备“以防万一”。
中国为什么在这个领域“突然”领先了美国呢?其实一点也不突然,车载固体推进剂运载火箭,其实就是东风导弹军转民的产物。注意到它们共同的生产厂商了吗?航天科工,就是那家负责“送人上西天”的企业,航天科技的定位才是“送人上天”(载人航天)。
中国的运输起竖发射车种类很齐全
近些年,随着民用航天发射市场的扩大,拥有固体推进剂导弹绝活的航天科工也发现了机会,于是开始研究军用转民用。在旧导弹基础上改造运载火箭,这属于铸剑为犁,和美国用“牛头怪”发射卫星没有什么本质区别。
除了快舟1系列,更新款的快舟11也在一次失利后,于2022年发射成功。它的优势在于成本进一步降低,相比国际商业发射市场同类火箭的每公斤2.5-4万美元,它的成本只要1万美元,而且准备时间缩短到一周,这就是可怕的竞争力。
确实中国如今的航天整体实力和美国还有差距,但也逐渐有了优势项目,不用妄自菲薄。在努力造大火箭的同时,我们也在小型化方向发力,结果就是成本低、造得快,其实在小卫星上也一样,只有具备这种能力的国家,才不怕打持久战。
中国科学院的力箭一号火箭
除了快舟之外,我国近年还出现了一批固体推进剂的商用火箭在市场上拼杀,比如捷龙、力箭、双曲线等等。它们如今有些已经实现机动发射,有些也正在朝着这个目标发展。如果按照现在的势头下去,咱们的固体推进剂运载火箭,大概率能越来越便宜,发射越来越不挑场地。
到那时候,我国的主要航天发射场酒泉、太原、西昌和文昌这些还可以主要用来发射更需要保障的液体推进剂火箭,而全国各地可能会多出很多具备简单保障能力,能够支持固体火箭发射的次一级发射场。当然,或许到时候航天测控网络会需要扩容或者新建,但它们总归比发射场的问题好解决。
商业航天发达背后,得靠庞大的市场需求支撑,但需求也是可以创造的。2021年,“中国卫星网络集团有限公司”正式挂牌成立,国际电信联盟的频谱分配档案显示,这家公司似乎计划发射12992颗卫星。像这种国家层面的大规模组网需求,其实完全也可以放给有资质的民营企业去发射,让它们完善技术,具备更大的竞争力。
国家级的组网需求,需要很多次发射
此外只要火箭发射的成本足够低了,各高校、科研单位,乃至民营科技公司都可以更多利用太空环境来开发测试自己的产品,这么互相促进,肯定会是个比之前大得多的市场。
当然,尽管美国人主动指出自身的缺点,我们现阶段也还没有资格自满。美国不论是“国家队”和还是太空探索这样的民营公司,如今在发射大重量载荷,或是一次发射海量载荷方面都是需要我们追赶的目标。抛开液体推进剂火箭的发射准备时间不说,马斯克的猎鹰9号火箭在2021年曾一次发射了143颗小卫星创下记录,并不是能力达不到,而是有无需要。
美国想要在机动灵活的小型运载火箭上发力,思路是对的,技术上对它们也不会太难,美国的固体火箭发动机技术还是很先进的。但仍然还是需要花时间,而且美国人也没有东风-21这类中程导弹起竖发射车,把这一套弄明白怎么着也得几年。
马斯克的“一箭143星”在地面厂房
还有个问题就是大规模生产时,价钱能不能比中国的低?卫星被打掉了快速补网其实是要烧不少钱的。中国并不会去没事打美国卫星玩,所以美国也还是别主动挑起和中国的冲突,这样所有的成本都能省下来,大家把对方当成磨刀石,搞单纯的航天竞赛而不是准备打仗,岂不是更好。