出品:科普中國
作者:矛隼工作室
監制:光明網科普事業部
有人或許會發現,火箭有的在越來越大,有的卻在越來越小。大的,有重達三千噸的超級SLS太空發射系統,小的,卻有只有一噸多重的小火箭也在越來越多。
這些火箭有我國的快舟一號、長征十一號,外國的則有軌道ATK公司的飛馬座火箭。這些輕小型的火箭只能將小型衛星送上太空,而且單位運送價格也不比獵鷹九號等大型火箭低。那么,大家為什么要發展這些看似雞肋的小型火箭呢?
圖為軌道ATK公司的飛馬座火箭
首先,我們要理解發射工位的概念。工位,就是火箭能夠發射的平臺,火箭發射總是需要一個發射場的,但是建設一個發射場可是非常復雜的事情。以我國為例,我國有太原、西昌、酒泉、文昌四個火箭發射基地,總計工位數一共都沒有幾個。而且工位可不是通用的,例如長征五號這樣的大型運載火箭,就只能在南方的文昌發射中心發射。
如果在戰時,各大火箭發射基地顯然是第一個收到攻擊的目標。而且,這些發射中心可不和機場一樣,挨了炸彈之后鋪上鋼板就能復用,航天發射是一個很精細的事情。工位一旦受到破壞,沒有一年半載是沒辦法修復的。
圖為美國當年發射土星五號的LC39A工位(來源:NASA)
另一方面,戰時衛星也是第一個受到攻擊的目標,我們都知道各國的反衛星武器層出不窮,為的就是在第一時間摧毀敵對衛星星座,尤其是間諜衛星、通訊衛星和中繼制導衛星。因此,快速補射衛星的能力是各大國的核心戰略能力。
但是,我們剛剛說的這些小火箭,幾乎都不需要大型工位就可以發射升空。
原因很簡單,是因為其都使用的是固體燃料發動機,無需提前加注和測試流程就可升空。尤其是長征十一號,其干脆有配套的機動式發射裝置,發射流程也就和彈道導彈一樣,找到一塊平地,起豎,裝訂目標軌道數據然后發射升空就可以了。
然而,美國的軌道ATK公司“飛馬座”火箭的發射模式更加有趣——空射火箭!
簡單的來說,就是火箭被捆綁在一架飛機上,待飛機升至高空再發射火箭。這種技術不是什么新鮮東西了,維珍宇航的白騎士+太空船就是空射火箭組合。
圖為維珍航天白騎士二號
相比于凝聚著大國工業技術的快速發射固態運載火箭,小得多的多的空射火箭的技術難度也要低得多。此外,固態運載火箭通常被和彈道導彈聯想到一起,而空射火箭則不會。這使得很多小國更青睞自研或者進口空射火箭來發射本國的火箭。
圖為B52火箭發射的飛馬座空射火箭
從技術上說,空射運載火箭的好處在于三點,第一點是使用了飛機的動能和高度,可以大大的節約火箭燃料。第二點與小型固態火箭相似,可以機動發射,而且掛著火箭的飛機可以轉場到全球的任何一個位置。第三點則是其在發射時擁有更靈活的發射窗口期——機動靈活的發射載機甚至可以追著發射窗口飛行。
不過,空射火箭的運載能力只能用千克來計算,這導致其在戰時也只能用于發射通訊或中繼衛星,而不能像固體運載火箭一樣補射攝像衛星。
對于民用來說,空射火箭作為一種超小型火箭,很適合發射高校用小衛星或者立方星。
當前,隨著計算機技術、遙測技術和天地通訊技術的發展,立方星的意義越來越大,憑借僅僅十幾厘米的體型,卻能完成以前需要大型衛星才能完成的任務。在此之前,立方星的發射通常要搭上大型運載火箭的順風車。然而大型運載火箭往往需要首先顧及自己搭載的大型衛星,這就導致了立方星很難找到合適自己預定軌道的順風車。
圖為立方星示意圖
現在的小型運載火箭就恰好滿足這個需求了。高校和科研團體可以用較低的價格,包下整個運載火箭,對于科研的發展來說是非常有意義的。
這些小個頭的運載火箭,尤其是空射火箭雖然在媒體面前出場率遠遠低于那些超級運載火箭,但是其在戰爭情況下對于國家整體的國防安全作用卻是不可缺失的重要一環。而在本世紀,滿足了不斷發展的近地空間科研需求,可以說是大國重器之一了。(本文圖片來自網絡)