技术名称:临近空间电磁发射技术
结论:这项技术很先进,可在30~40千米高度上发射微纳卫星。
1. 什么是临近空间?
临近空间(Near space)是一个学术概念,指距地面20~100公里的空域。
- 临近空间下面的空域是我们平常所说的“天空”所在区域,是传统航空器(飞机、飞艇等)的主要活动空间,人类的大部分空中活动都在这个区域;
- 临近空间上面的空域就是我们平常说的“太空”所在区域,是航天器的运行空间,包括卫星、空间站等等,往上可以一直延伸到深空。
因此,对于人类来说,临近空间的合理利用具有极大的商业价值和军事价值,也是各国进行空间活动研究的重要区域。尤其是在军事领域,由于临近空间飞行器具有可持续对同一地区进行不间断覆盖、与目标距离近等优点,因此在区域情报搜集、监视、侦察、通信中继、导航和电子战等方面具备独特的优势。
2. 什么是电磁发射?
电磁发射技术是一种利用电磁力将物体加速到高速的技术,有多种形式和应用,如电磁弹射、电磁炮、电磁枪等。中国已经掌握了三种电磁发射技术:轨道发射、电磁线圈发射和重接线圈发射,分别应用于电磁炮、电磁枪、电磁弹射等武器系统,并且拥有中压直流系统的优势。
以我们最容易理解的是电磁线圈发射技术为例:
通过给驱动线圈通电产生电流,而线圈上的电流可以产生磁场,在其中的金属部件会收到洛伦兹力的驱动。通过合理地控制电流来产生变化的磁场可以将其中的金属部件加速推动,从而发射出去。
这项临近空间的电磁发射技术所采用的是电磁轨道发射技术,该技术是电磁发射技术理论的一个重要分支,是接触式电磁发射的一种重要结构形式。电磁轨道发射系统主要由脉冲能量存储、脉冲能量变换、发射装置、一体化发射组件、控制及检测系统组成,如下图所示。
这项临近空间的电磁发射技术需要在提供负载力的飞艇下方安装一个电磁发射系统,用于为卫星提供进入低地球轨道空间所需的速度,包括:发射控制系统、直线电机驱动系统、直线加速轨道系统,且需要在100米长的轨道上将卫星加速到8千米/秒。
除此之外,电磁轨道发射技术的直接军事应用之一是电磁轨道炮,可利用电磁轨道发射技术研制舰载、车载、机载等多型电磁轨道炮。
3. 什么是微纳卫星?
微纳卫星(NanoSat)通常指质量小于10千克、具有实际使用功能的卫星。随着高新技术的发展和需求的推动,微纳卫星以体积小、功耗低、开发周期短,可编队组网,更低的成本完成很多复杂的空间任务的优势,在科研、国防和商用等领域发挥着重要作用。从应用领域来看,除了在通信、遥感、电子侦察等领域获得了较为广泛的应用,目前微纳卫星的应用已经拓展到了导航领域、技术试验领域、空间对抗领域、体系概念创新领域、工程培训领域。
4. 有什么意义?
我们知道,传统的卫星发射都是要从地面使用火箭助推器将卫星送入高空进入运行轨道,每次火箭发射可携带的卫星数量较少,且可回收火箭技术暂时没有成熟,因此发射时间较长且成本较高。此外,在地面发射的卫星想要进入预定的轨道,所需要进行的姿态调整较多,发射路径较远,技术难度更大。那么,如果可以在临近空间进行卫星的发射,则可以把临近空间飞行器当作中继站,先把卫星送到临近空间的飞行器上,然后在卫星的发射时进行姿态调整、轨道的预设等,不仅可以避免地面天气的影响,在发射时间准备和成本方面也具有天然的优势。
除此之外,该技术还可以在临近空间发射和布置其他的临近空间飞行器(甚至是武器)。临近空间飞行器可以执行飞机、卫星所能执行的几乎所有民用或军事任务,同时又弥补了二者的不足。既可以提供气象预报,又可以进行情报监视、侦察。既能搭载有效载荷,直接进行运输或作战任务,也可以像GPS卫星一样为导弹和飞机导航。
参考:
海军工程大学关晓存研究员:极端条件下电磁线圈发射技术和展望 – 电气技术杂志社
电磁轨道发射技术应用_非周期