马伟明院士曾提出在青藏高原上,建一根2公里长的电磁发射轨道,经专家论证:造价太高且不好施工,马伟明院士提出的 2 公里长电磁发射轨道设想,植根于电磁发射技术的发展基础。 麻烦看官老爷们右上角点击一下“关注”,既方便您进行讨论和分享,又能给您带来不一样的参与感,感谢您的支持! 马伟明院士当初设计2公里电磁轨道时,这个数字可不是拍脑袋定的,按照物理计算,要把载荷加速到每秒4公里的速度,需要足够长的距离来分散加速过程产生的巨大压力,如果轨道太短,瞬间加速度会把卫星结构直接撕裂;太长则造价飞涨,施工难度呈几何级数增长,2公里恰好卡在技术可行性和经济性的临界点上,这个初速度能让火箭节省大约40%的燃料消耗,因为低空阶段的发动机效率最低,烧掉的推进剂有一大半都在跟大气层较劲,青藏高原的空气密度只有海平面的三分之一,航天器冲出去时受到的阻力骤减,相当于白捡了一千多米的发射高度,更妙的是,电磁轨道给出初速后,火箭可以直接在稀薄空气层点火,避开了最耗能的爬升阶段,理论上能把发射成本砍掉七成。 但大自然可不配合这套精密计算,青藏高原有60%的区域覆盖冻土层,冬季能冻透3米深,夏季表层又会融化,地面一年四季都在微幅升降,电磁轨道对平整度的要求严苛到毫米级,地基稍有变形,高速运行的载体就可能脱轨,更棘手的是,这片土地正好处在印度板块和欧亚板块的碰撞前沿,地震活动频繁,任何一次震动都可能让精密设备报废,能源配套同样是个硬骨头,瞬间释放兆瓦级电能需要巨型储能设施,光是建设配套电站和输电网络,投入就是个天文数字,专家组拿着计算器一算,每公里轨道造价接近百亿元,整个工程砸进去可能要几万亿,这笔账怎么算都不划算,最致命的问题还在载荷本身,卫星结构设计时并没考虑承受这么猛的加速度,强行推进可能还没出大气层,设备就已经散架了。 不过马伟明团队在电磁技术上的积累没有白费,国产航母装备的电磁弹射器,让舰载机起飞时推力均匀稳定,出动效率比蒸汽弹射高出一大截,潜艇用上了新一代集成供电系统,配合AIP技术,水下潜航时间大幅延长,再也不用频繁上浮换气暴露位置,电磁雪橇系统在地面测试场发挥着作用,能把测试物体加速到极限状态,模拟高速列车零部件和战斗机弹射座椅在极端环境下的表现,这些技术从电磁鱼雷发射装置开始,一路衍生到各个军事领域,用电缆替代复杂管路,既节省空间又降低噪音,连发射深度的限制都被突破了。 团队后来提出的临近空间方案显得更加务实,用飞艇把100米长的电磁发射装置吊到30到40公里的高空,那里空气已经极度稀薄,阻力问题自然化解,太阳能板持续充电,为储能设备提供能量,完全绕开了地面建设的所有麻烦,这套系统专门针对10千克级别的微纳卫星,以每秒8公里的速度直接送入轨道,不需要火箭接力,虽然单次发射的载荷变小了,但成本和技术难度都大幅降低,更重要的是验证了短距离高功率加速的可行性,这个思路转换抓住了核心矛盾——与其在地面死磕超长轨道,不如把发射平台搬到天上去。 美国NASA早年也评估过类似的地面电磁发射方案,最后得出的结论是投入产出比太差,各国在这个领域都遇到了储能、控制精度、材料耐受性的共同难题,没有谁能轻松跨越,中国在直流集成、功率分配优化、重接线圈结构设计上持续突破,马伟明团队几十年的技术沉淀,让电磁发射从实验室概念变成了可以装舰上艇的实用装备,四川资阳建成的商业航天电磁发射验证平台,已经完成了火箭模型的测试,证明小型化路线确实可行,从2公里高原轨道到百米临近空间系统,这个转身看似退了一步,实际上是找到了更现实的突破口,技术积累没有浪费,反而在新方向上开花结果。 信息来源:新浪财经头条《国宝级院士马伟明:电磁弹射领域,美国有不明白的地方可以来问我!网友:电磁圣君》
