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:小火箭“带火”小卫星 上演“太空碰瓷”何如办

文章来源:阳仔 时间:2019-05-13

  小火箭“带火”小卫星 上演“太空碰瓷”何如办?

  小火箭“帶火”小衛星 上演“太空碰瓷”怎麼辦?

  美國“火箭實驗室”不日运用該公司研制的小型運載火箭“電子”號告成發射13顆立方體衛星,這些衛星统共進入指定軌道。

  以渺小衛星為運載載荷的“電子”號有何技術特點?渺小衛星结果有何優勢,讓人們為之付出諸众勤苦?有媒體報道,渺小衛星數量扩充將帶來太空平和問題,這種情況是否屬實?科技日報記者帶著這些問題,采訪瞭北京星際榮耀空間科技有限公司技術副總裁、航天專傢張琦。

  挫折重重 “電子”號火箭終入軌

  公開資料顯示,本次告成發射的是第三枚“電子”號火箭,也是該型號火箭初次進行商業發射。此前的兩次試飛中,初次失敗, 第二次告成,真可謂“挫折重重”。

  2017年5月25日,“電子”號正在新西蘭北島初次試射,代號為“這是一次實驗”,结束瞭第一級點火劳动、級間分離、第二級點火和整流罩分離法式,但未能告成入軌。而代號為“這仍是一次實驗”的第二次試射本來計劃於2017年12月份结束 ,由於“天氣不佳”“技術問題”推遲到2018年1月21日,最後告成將3顆立方體衛星送入軌道。2018年4月,代號為“開業瞭”的第三次發射又因火箭第一級一臺發動機電機限定器出問題而再度推遲到6月底 ,即將點火起飛之時又因問題復現而再一次推遲到12月。至此,“電子”號火箭終於結束瞭险峻的歷程 ,將攜帶的13顆立方體衛星告成送入軌道 。

  “該火箭极端‘迷你’ ,全長隻有17米,直徑1.2米,起飛質量僅為10.5噸,500千米太陽同步軌道運載本领為150千克。”張琦告訴記者,凡是來說,“電子”號這樣的小型火箭,單位本钱大於中大型火箭,但總體本钱相對較小。以前,如斯“低”的運載本领並沒有太大的商業價值,然而隨著衛星的小型化發展,小型火箭也能一次性運載众顆衛星,其商業價值正正在慢慢顯現 。

  “電子”號火箭的技術優勢外現正在三個方面。其一,它是全邦上初次采用電驅動渦輪泵代庖傳統燃氣驅動的化學火箭,功效顯著晋升;其二,“電子”號整流罩、液氧儲箱等部位洪量采用碳纖維復合质料,將自重低落至近乎極限 ,以进步運載本领;其三,“電子”號的盧瑟福發動機许众零部件创制均采用3D打印技術,创制功效顯著晋升。

  除瞭“電子”號關鍵技術上的攻關,其背後“金主”洛克希德·馬丁公司的一共幫助、農業大國新西蘭正在發射場地上的鼎力助助,都是火箭實驗室成為商業航天渺小衛星發射領域領頭羊的助推要素。

  兩大趨勢 小衛星組團供给商業服務

  近年來,隨著航天技術的進一步發展 ,衛星也饰演著越來越紧急的脚色 。張琦指出,衛星要紧應用於遙感、通訊、導航三大領域。遙感,尽管用光源進行照相,照片用於商業或者軍事用处 。比方 ,我國每年農作物進出口貨量和價格的預判便是通過遙感衛星追蹤國內作物長勢並結合往年數據等評估出來的 。衛星正在通訊領域大有可為體現正在互聯網與物聯網兩個方面。未來,可通過衛星代庖地面基站,以冲破地区、海洋等地舆條件對互聯網信號傳播的限度。比方南極、青藏高原等地面設施筑設難度大的區域 ,隻需發射衛星基站便可輕松解決。另一方面,倘使汽車、船舶、集裝箱等安裝上傳感器並與衛星相連,商傢便能實時掌控自身的資產分佈、市場運轉以及商業運營情況。導航也是人們普通糊口中越來越離不開的衛星服務之一,不論思去众遠的地方,隻要手機輕輕一點,就會自動規劃出最優道線 。

  “目前看來,衛星正向著越做越大和越做越小的兩極化發展。”張琦暗示,一方面,高本能單個衛星的體型越來越大、本领越來越強,能够發射到低軌、中軌和高軌,軌道越高,單個衛星的覆蓋范圍也越大,收集的音信也越众 。比方36000千米的地球同步軌道上,3顆衛星就能將地球十足覆蓋 。當然,大衛星也面臨著创制和發射本钱過高的壓力。因而,正在電子元器件的高精度、微型化、高麇集化發展的助推之下,衛星的小型化也成為一個紧急的發展趨勢 。

  “重量正在10—100千克的渺小衛星正在遙感、通訊兩大領域中展現出瞭潛正在的商業價值 。差异於傳統大衛星所針對的國傢、軍隊或紧急商業用戶,渺小衛星正在遙感、通訊領域的服務對象能够是小型商業用戶以至是平凡民眾。恰是由於渺小衛星的本钱較低,平凡用戶也能用得起。隨著渺小衛星的發射數量越來越众,逐漸正在某些軌道組成衛星星座,其所能供给的服務種類和地区范圍也將慢慢擴張。”張琦暗示,渺小衛星功率小、搭載本领有限,必須通過低落軌道高度才力達到與大型衛星相立室的本能指標,因而凡是渺小衛星軌道高度都正在1000千米以下。雖然低軌道渺小衛星也可實現導航功效,然而由於中、高軌的GPS、北鬥、GLONASS系統等國傢層面的導航網絡已經趨於成熟,因而渺小衛星的導航市場還不甚敞后。

  平和隱憂 一朝失效將成為太空垃圾

  渺小衛星研發周期短、研制經費低,能够众顆小衛星組網酿成“虛擬大衛星” 。近年來,隨著微電子技術、輕型质料以及高功率太陽能電池等技術的發展,渺小衛星開始“火”起來 。2017年2月15日,印度运用運載火箭一次性就發射104顆渺小衛星。據不十足統計,截至2016年,环球正在軌渺小衛星超過300顆;依照國內商業航天公司規劃,未來3年僅我國就將發射300顆商業渺小衛星;而根據有關部門的估計,未來5年环球渺小衛星發射數量將超過2000顆 。

  “隨著渺小衛星數量急劇上升,其平和問題將愈加特出。”張琦指出,受限於本钱和搭載本领,正正在研發和已服役的渺小衛星中,隻有少量裝備瞭電推進等軌道限定裝置,能够正在衛星失效前主動低落軌道,急迅進入大氣層燒毀 。絕大一面渺小衛星沒有軌道限定本领,一朝失效將正在一段時間內駐留太空,擠占軌道資源,成為太空垃圾 。

  記者瞭解到,太空垃圾威脅不成小覷。據報道,人類能够檢測到的直徑超過10厘米的太空垃圾已經超過1萬6千個,而直徑幾毫米的太空垃圾就足以使價值上億美元的航天器遗失劳动本领。2018年7月2日,歐洲空間局監測到一塊太空垃圾正撞向CryoSat-2地球探測衛星,歐空局緊急操控CryoSat-2改變軌道才避免瞭這場“太空碰瓷” 。僅正在2014年3月至4月間,國際空間站起码進行兩次變軌規避太空垃圾 。

  近年來,太空垃圾協調委員會推出瞭众個旨正在管控太空垃圾的國際準則,比方衛星失效前需排放燃料,解除爆炸隱患以至自動離軌進入大氣層銷毀。但渺小衛星幾乎無法進行軌道限定,因而已有準則並不適應渺小衛星的技術情況,其帶來的平和隱患暫時無法可依。

  業內專傢筑議,渺小衛星最好攜帶電推進等動力模塊,以便正在其服役壽命結束之時操控離軌 。不具備離軌本领的渺小衛星也盡量將軌道高度限度正在400千米以下,磋商發現,倘使衛星軌道高度低於400千米,正在稀少大氣的阻力效用下,一年內衛星就將進入大氣層燒毀。倘使軌道高度高於400千米,廢棄的衛星正在軌時間會大幅延長。國傢政府部門也應聯合推出相應的條約或法規,規范市場,合伙維護太空平和。