作者：戎评
来源公众号：戎评（ID：rongping898）
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本月以来，亚洲航天界热闹非凡，中国这边成功发射了世界上首枚实用甲烷燃料运载火箭朱雀2号；印度重启月船3号项目试图追赶我国在月球的步伐；日本心心念的埃普西隆固体燃料运载火箭发动机试车爆炸；朝鲜的火星18固体燃料洲际导弹实验成功，并通过高度验证了其射程足以覆盖美洲全境的有效性。

然而，就在各国高新技术追逐于这璀璨星河之际，中国国家知识产权局却悄然更新了一条具有划时代意义的专利申请。

7月4日，中国航天科技集团第八研究院下属科研单位，上海宇航系统工程研究所向国家知识产权局公布了一项专利申请：一种在临近空间电磁发射卫星的系统和方法！

如果这项专利技术成功得到运用，不仅仅意味着中国在宇宙大航海时代里的最后一块短板即将补齐，同时还会浇灭美国军事冒险的侥幸心理。

临近空间电磁卫星发射技术，顾名思义，该技术有两大重点，首先是临近空间。传统火箭发射点一般在陆地，当然海上也有，但受技术和环境的限制并不多见。而临近空间是在海陆之外的天上，在学术端是指20~100km的空域。临近空间向下的空域，即0~20km是战斗机、民航客机等传统航空飞行器活动的空间；向上则是卫星、空间站、宇宙飞船活动的太空。

尽管各国很早前就意识到了临近空间潜藏的商业和军事价值，但由于该空间空气相对禁止，昼夜温差能达到100°以上，所以飞行器在技术上的难度非常大，比如必须耐高温差和耐高气压差，目前能活动在临近空间的飞行器主要有三种，一种是利用临近空间做弹跳滑跃的高超音速导弹；一种是高超音速无人侦察机；还有一种则是临近空间浮空器，电磁发射卫星系统的载体就采用的是这类飞行器，即飞艇。

漂浮在临近空间层的飞艇是电磁卫星发射三大系统的第一个子系统，它由浮空器及其支撑结构系统、基于柔性薄膜太阳电池阵及储能装置的能源系统、气动舵面及飞行控制系统、任务管理系统、电动螺旋桨推进系统等环节组成。

第二个子系统是电磁发射系统，布置在飞艇的下方，用途是为卫星进入低轨道空间提供所需的速度，包括发射控制系统、直线电机驱动系统和直线加速轨道系统。

第三个子系统是卫星系统，即重量在10kg以下的微纳卫星。

其运行模

式大致为：把一艘飞艇上升至30km处的临近空间层，然后太阳能电池板为电磁系统提供发射动力，从而将卫星甩入轨道。流程看上去并不复杂，但放在实际操作过程中，可谓难如登天。

临近空间电磁卫星发射技术示意图

就拿最简单的飞艇系统来说，也不是谁都能玩得转的。美国从八十年代开始推出一系列能够同时适应对流层和平流层两种不同大气环境的可操纵的临近空间浮空器研究计划，如高空哨兵、平流层卫星、攀登者等，但结果无一例外收效甚微。

技术难在哪里呢？

在回答这个问题之前，我们首先要清楚，为什么常驻临近空间的飞行器选择的是一战后就被淘汰的飞艇，而非更先进的飞机，毕竟传统飞机在上升到20km的高度时会消耗大量燃料，上升的高度越高阻力就越大，所以燃料的消耗量越大，目前，很少有飞机在突破20km的高度后还能保持足够多的燃料，即使有，也无法实现巡航，更别说常驻了。

有鉴于此，要想实现在临近空间层的常驻，唯一的可行办法就是利用飞行器自身的浮力来克服重力，而非像传统飞机那样依赖燃料，这便是为什么在20km以上空域只有飞艇能大发神威的根本原因。

但这只是解决了从无到有的问题，临近空间浮空器是科研平台，要携带很多比人还重的设备。飞艇进入到临近空间层后，空气密度暴跌，自身每增加一千克的重量就得增加至少10万立方米以上的氦气体积才能维持基本的平衡。

另一方面，飞艇能依赖自身携带氦气提供上升动力，但上面的设备需要电力来运转，这就只能靠太阳能电池板了。在中国光伏产业崛起前，西方的太阳能电池技术是最先进的，却仍然无法解决对日跟踪和不适应高空极端大气环境等难题。

美国空军和国防高级研究规划局合作的临近空间浮空器项目，失败就失败在这两个问题上。尤其是后者，太阳能电池板根本无法解决其搭载的大型相控阵雷达所需的电力消耗。

2012年10月美国《航宇日报》报道称，由于已困扰研究人员数十年的临近空间层飞艇仍然没有明确可行的方法来解决诸多技术困难，美国研制多个平流层飞艇项目都陆续中止了。

临近空间浮空器是我国少有一起步就位于世界前沿的技术，2020年，中国科学院空天信息创新研究院(以下简称空天院)临近空间浮空器实验基地项目，在内蒙古四子王旗开工建设，不到三年时间，该单位的临近空间浮空器系统已经成功实现驻空20千米长航时飞行。

今年6月24日，也就是临近空间电磁卫星发射系统，在国家知识产权局申请专利技术的前十天，由空天院、苏州纳米技术与纳米仿生研究所、国家纳米科学中心组成的有机太阳电池空间应用联合研究团队，完成了太阳电池35 km高度持续3 小时对日跟踪的高空原位标定试验，结果显示电池性能基本保持不变，表明柔性有机太阳电池在临近空间极端环境可以保持优异的稳定性。

从两大项目的时间线不难看出，或许正是解决了电力汲取的难题，才最终促成负责航天运输的805所申请专利。换句话说，这项技术很有可能在近两年内落地。

那临近空间电磁卫星发射系统将给中国带来什么战略价值呢？

可太多了！

咱捡最重要的两点说，首先是平衡太空竞赛，众所周知，航天项目通常是由国家财政承担的大开销科研领域，北斗全球导航定位系统55颗卫星，总耗资700亿，单颗卫星的制造成本加发射成本为5亿，算上研发费用的话估计在13亿左右。

美国的NASA开支比咱们还贵，2004年退役的大力神4号运载火箭，单次发射成本2.5亿美元。

但人家是懂商业化的，把业务外包给马SpaceX后，马斯克利用星链计划将卫星生产搞成了工厂流水线模式，量大压价，再加上火箭回收技术，单枚卫星的发射成本只有100万美元，技术说不上有多先进，主要是靠数量多实现无死角监控。莫斯科巡洋舰被击沉可以证明，星链完全具备侦察和引导攻击的军事化能力。

这就意味着当前我们与美国在太空中的卫星竞赛，处于失衡状态，越是跟美国较劲，成本就越高。

而临近空间电磁卫星发射系统实际上是绕开了火箭回收，这一控制航天发射活动成本的传统环节，并以中国在电磁领域的绝对领先地位，开辟了一条成本更低的新赛道。

火箭回收虽然成本比一次性地，但仍有发射时间、发射场地、发射地天气及环境等方方面面的限制，飞艇不但没有，而且可重复使用的次数和服役时限远比可回收火箭长久得多，综合发射成本肯定比SpaceX的低，而能够大规模批量化生产的微纳卫星，结合这一方式，有助于我们用更具竞争力的性价比跟星链抢占低轨道空间！

第二个战略价值则在于能震慑美国一小撮对华有军事冒险的激进分子。

卫星是反航母作战的关键，承担着战场感知和信息传输的重任，在某些狂妄的美国鹰派分子看来，如果能摧毁我们的卫星能力，就能够撕掉中国手里最令美国忌惮的王牌，美国太空军高官莫尔豪斯就曾叫嚣，一旦开战就要摧毁北斗系统。

需要强调的是，摧毁卫星能力并不单单指已经发射的卫星，还包括二次发射能力，即对发射场地的摧毁。

中国明面上的航天发射基地有四处，甘肃的酒泉，海南的文昌，四川的西昌，山西的太原。没有拿到明面上的发射基地肯定还有，但考虑到火箭发射基地选址条件的严苛性，如晴天多，风速小，大气透明度好，地势开阔平坦，地质结构稳定，人烟稀少，最好接近赤道地区，便于航天器利用惯性离心力节省燃料，所以数量估计也不会太多。

正因如此，不排除一些美国鹰派人士固执地认为，只要能全面摧毁我们的卫星能力，就能赢得战争的最终胜利，从而加大其军事冒险的野心和概念。而随着临近空间电磁卫星发射技术的出现，总算能给他们狂热的头脑泼一盆冷水。

电磁卫星发射技术的载体浮空器，没有场地的需求，毕竟但凡是块稍微大点和平点的地方，飞艇就能直接起飞，不用像传统飞行器那样，对场地和跑道还有要求，这将极大的增加对方的侦察难度，而且发射效率和速度也比传统火箭更快。更重要的是，根据介绍，该系统发射的微纳卫星在环境与灾害监测、交通运输、气象服务、通信、军事、地质勘探等方面有着重要应用，尽管不能跟普通卫星比，但量能抹平质的差距，这在战时起到的作用可以说是决定性的。

再联想到家自然科学基金委员会发布的“十四五”中，名为超大型航天结构空间组装动力学与控制的项目，轻量化设计、模块化设计，临近空间浮空器的玩法好像还不少。不过话又说回来，这玩意儿既然朝上弹射可以，朝下发射点东西，应该也不啥难事儿吧？

新时代的太空帷幕，即将被电磁技术一炮轰开！