前沿技術｜氣球發(fā)射火箭或將迎來發(fā)展熱潮

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來源：互聯(lián)網
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2019-12-10
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近日有報道稱，美國一家宇航公司正在研究一種新系統(tǒng)，擬從高空氣球上發(fā)射火箭，向太空投放小衛(wèi)星。這種火箭發(fā)射方式受到外界關注。

使用空中平臺發(fā)射火箭的做法并不少見，但以往主要以飛機為載體。美國軌道科技公司的飛馬座火箭是目前世界上唯一投入使用的空射運載火箭，該火箭以洛-馬公司L-1011客機為載體，被帶到12千米高空后發(fā)射，已成功將多枚衛(wèi)星送入軌道。另外，美國斯特拉托發(fā)射系統(tǒng)公司的“大鵬”空射項目，也計劃用世界最大雙體飛機（兩個機身、6個引擎、翼展117米）攜帶火箭升空，在高空完成火箭點火、發(fā)射，脫離大氣層后將衛(wèi)星送入軌道。

氣球發(fā)射方式是借助氣球吊裝火箭至高空后再發(fā)射，這一概念最早可追溯到1949年。當時，一群天體物理學家提出用氣球發(fā)射火箭的方法，以減少火箭在大氣層中消耗燃料，但由于技術所限，這種方法不被看好。此后很長一段時間，由于高空氣球載荷能力不足，氣球發(fā)射很少被使用。近年來隨著小型衛(wèi)星發(fā)射任務增多，這一方式重新受到關注。

與普通飛機作載體相比，氣球發(fā)射具備獨特優(yōu)勢。一方面，使用氣球發(fā)射成本更低。氣球由地面供給能源，采用常規(guī)電力，不需要攜帶燃料，可大大節(jié)約能源成本，使用成本僅有飛機的5%，能耗降低約30%，綜合費效比更高。另一方面，氣球能達到更高高度。研究表明，在空氣稀薄的高空發(fā)射火箭，可有效降低空氣阻力和重力損失，且能讓發(fā)動機噴管在最優(yōu)條件下工作，進而將載荷入軌所需速度增量降低8%。此外，高空低溫環(huán)境還降低了對火箭防熱系統(tǒng)的要求。2017年3月，西班牙一家公司利用氣球將一枚火箭送至25千米高空后進行發(fā)射，順利實現(xiàn)火箭分離、點火，并在海上完成回收。相比之下，普通飛機則很難達到這一發(fā)射高度。

據(jù)報道，這家宇航公司正在研制的自主式高空氣球代號“雷古勒斯”，計劃可重復使用100次。氣球上配備多臺推力器保持穩(wěn)定和指向，并裝有專門發(fā)射三級火箭的滑軌系統(tǒng)。其火箭可將重量33千克的小型衛(wèi)星送入太陽同步軌道，或將質量更大一點的載荷送入橢圓軌道。另外,該公司還打算利用“雷古勒斯”和一款3米長火箭開展亞軌道發(fā)射任務，將100千克以上小型衛(wèi)星送到400千米高度。“雷古勒斯”采用卡車作為發(fā)射平臺，具備機動發(fā)射能力。未來隨著小型衛(wèi)星發(fā)射任務增多，這一新發(fā)射方式預計將迎來發(fā)展熱潮。

來源：中國國防報作者：蘭順正