马伟明又提出一个让全世界航天圈集体失眠的想法,在平均海拔 4000 米的青藏高原,铺设一条 2 公里长的电磁轨道,直接把火箭 "甩" 进太空。
消息传出后,工程界专家从实际角度提出了技术质疑。他们算了一笔账,也看了一遍地形,最后得出两个结论:造价高到离谱,施工难到地狱级。
青藏高原平均海拔 4000 米,空气稀薄、地质破碎、冻土广布、高寒缺氧,铺设 2 公里的精密电磁轨道难度极大,修一条能运重型设备的施工便道,也比平原地区难上十倍。
电磁轨道不是普通铁轨,要承载高速加速、释放大量电能,轨道需采用特种材料,还要嵌入相关电气与控制模块,造价远高于普通轨道,且高原环境下的维护、供电、温控成本极高。
更要命的是高原环境。冻土夏天融沉、冬天冻胀,每年反复变形,对要求毫米级精度的电磁轨道构成严峻挑战。一旦轨道出现哪怕几毫米的形变,火箭加速时就会失稳、偏航,直接报废。
还有高寒缺氧,航天电磁发射常用的高温超导系统需 77K 液氮冷却,在高原低气压下会面临效率和能耗挑战;强紫外线、大风、沙尘,会快速侵蚀轨道涂层、腐蚀电气元件,维护难度和成本显著增加。
航天圈的专家也跟着摇头:2 公里太短了。要把火箭送入近地轨道,至少要达到第一宇宙速度 7.9 公里 / 秒,2 公里轨道要在极短时间内把火箭从静止加速到这个速度,过载会远超现有技术承载范围。
马伟明之前在航母电磁弹射上的成功,是加速几十吨战机、过载控制在几个 G,和航天发射完全不是一个量级。
一时间,相关技术质疑声较多,不少人觉得这一设想仍需大量技术验证,和当年美国 NASA 的电磁发射计划一样,距离落地还有很长距离。
但马伟明团队长期致力于电磁发射技术研究,在舰船中压直流综合电力系统、电磁弹射领域取得重大突破,且始终关注该技术在航天领域的应用,相关研究成果已在核心学术期刊发表,持续推进技术探索。
电磁助推航天发射的核心思路确实是 “电磁助推 + 火箭接力”—— 电磁轨道只负责把火箭加速到一定初速,把最耗能、最污染的起飞段交给电磁力,剩下的入轨速度,由火箭自身的发动机完成。
这样一来,可有效降低过载、减少火箭燃料消耗,从而降低发射成本,这也是目前该技术的核心研发方向。
而且青藏高原作为发射场的优势有科学依据:4000 米海拔,空气密度只有海平面的 60%,空气阻力大幅降低,电磁助推的效率更高,火箭出轨道后,不用在稠密大气里硬扛,能减少大量能量损耗。
高原远离人口密集区,发射安全风险小;更关键的是,青藏高原靠近低纬度,地球自转线速度更大,能额外 “借” 几百米 / 秒的速度,进一步降低电磁系统的压力。
马伟明团队将自身擅长的中压直流综合电力系统、强迫储能、超导电磁弹射技术,应用于电磁发射相关研究,并结合航天发射需求进行技术优化。
针对高原冻土、低温等工程难题,目前行业内有多种技术探索方向,这一技术方向的探索,打破了传统航天发射的固有思路。
以前是烧巨量燃料、顶着大气阻力硬飞,未来若电磁助推技术成熟,有望实现用电为火箭提供初始助推,再点火入轨,在成本、效率、环保性上实现突破,属于新一代航天发射的重要发展方向。
全球航天机构对电磁发射技术高度关注。美国、欧洲、俄罗斯的航天部门,均在评估该技术的可行性,传统航天发射路线面临技术迭代的挑战。
要知道,现在发射一公斤载荷上太空成本较高,电磁助推一旦落地,有望大幅降低发射成本,谁能率先实现技术突破,谁就将在未来太空竞争中占据优势。
目前,电磁助推航天发射技术仍处于技术验证阶段,距离大规模应用还有很长的路要走,需要解决众多工程与技术难题。国际航天界对该技术仍处于探索评估阶段,共同推动技术进步与突破。
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