前段时间,我国在黄海成功完成了长征十一号运载火箭的海上发射,这不仅是长征十一号运载火箭全新的发射模式,也是继陆地发射之后,我国又一全新的发射模式。其实发射火箭的方式有很多种,虽然我们看到的99%都是从陆地上的航天发射场发射的。除了长征十一号运载火箭等海上发射火箭外,还有两种不常见的火箭发射模式,即空火箭发射和Tai 空直接释放卫星等航天器。
空火箭早在上世纪80年代就出现了,但直到近几年民用航天公司的出现,空火箭才重新站在了世人面前。要发射火箭空,就不得不提美国从80年代中期开始发射的飞马空火箭。起初,这种火箭是为美国空陆军服务的,主要是作为快速反应应急火箭使用,所以这种火箭一开始是挂载在B52战略轰炸机的机翼下,后来才发射,以扩大其民用市场。
空火箭有很多优点。首先,在空火箭发射前,运载平台飞到接近Tai 空的高度再发射火箭。由于飞行距离缩短,火箭可以节省大量燃料,运载平台在发射时给予火箭与运载平台相同的初速度,因此可以增加火箭的载荷,降低火箭的发射成本。其次,最重要的是空火箭的运载平台一般都是客机,不需要像陆地那样建设航天发射场。而且舰载机平台都是由现有退役客机改装而成,所以在舰载机平台和发射场上节省了大量资金。而且根据卫星发射轨道的不同,运载器可以在更好的发射空域释放火箭,所以/[/k0
所以这也是近几年的初衷,比如维珍大西洋空老板旗下的LauncherOne,利用退役的波音747飞机作为运载平台开发小卫星发射市场,早期的亚轨道Tai 空旅行用Tai 空运载飞机,微软联合创始人艾伦旗下的平流层发射公司建造的Tai/[/]。
当然空火箭虽然有成本低的优势,但劣势明显受限于运载平台。一般火箭的载荷都不高,只限于发射一些几十公斤的微型卫星。但是随着近几年商业航天市场的兴起,未来像几十公斤空这样的微小卫星的市场将会非常大,而这些商业卫星在选择发射方式时最重要的就是可靠性和经济性,所以具有低成本优势的空火箭将会是这些微小卫星提升空的最佳选择
相比空火箭发射的历史,直接在轨释放卫星等航天器的历史也是不断的。比如中国发射神舟七号飞船的时候,直接释放了一颗小卫星在轨运行。这颗只有足球大小的微型卫星,主要为神舟七号飞船提供在轨外部组件测试。虽然太空发射,但是真的太小了。先说一个Tai 空发射飞船的例子,像人类历史上第一台望远镜——哈勃Tai 空,是发现号航天飞机在1990年直接在其轨道上发射的,所以这是人类历史上第一次直接从Tai 空发射飞船。
但是哈勃太空望远镜空在设计之初就做好了使用航天飞机作为发射平台的准备,因为相比一般运载火箭直接从陆地发射的剧烈震动和较大加速度,哈勃太空望远镜本身就是一个非常精密的空间观测设备,剧烈震动和较大加速度可能会导致望远镜空在发射过程中受损, 或者是因为加速度太快导致仪器不准确,所以对于相比运载火箭来说,航天飞机在发射过程中的加速度和震动都比较小,而且由于是第一次将这么精密的设备发射到Taitai 空,所以在整个发射过程中力求稳定。 还有一点就是,即使哈勃望远镜成功进入Tai 空,能否按预期展开太阳能电池板并进入工作状态也不确定,所以可以通过发射航天飞机在第一时间修复。
当然,历史上只有哈勃空望远镜才有可能在泰泰空发射飞船。虽然目前的替代者Webtai 空望远镜即将被天空取代,但受到航天飞机退役的限制,所以Webtai 空望远镜将由欧洲的阿丽亚娜5号运载火箭发射,这次发射也是有可能的。
而从Tai 空直接发射航天器,最大的好处就是可以大大提高航天器的在轨运行寿命和精度。比如我们用运载火箭从陆地发射航天器,由于齐奥尔科夫斯基理论的限制,除了近地轨道可以直接发射入轨外,太阳同步轨道等高轨道高度的卫星都需要too 空车载摆渡或者卫星先靠自身动力发射到更高的轨道,所以相对于直接发射入轨,卫星的在轨寿命和在轨精度都有所降低。
事实上,Tai 空发射飞船由于载荷比低,是目前已知的几种航天器发射方式中成本最高的。因为更常见的运载火箭和航天飞机都专门建造了陆地航天发射场,所以它们在基础设施方面的成本投资是相似的。
但与运载火箭相比,发射大型飞船时,飞船只是停留在一个防护罩内,而且为了提高火箭的载荷和发射效率,没有不必要的附件,所以发射成本相对较低。如果能采用上面级火箭回收技术,发射成本会更低。
另一方面,虽然航天飞机可以直接重复使用,但航天飞机的发射只是燃料成本。但相比一次性运载火箭的硬件成本,航天飞机的制造和RD成本更高,因为涉及到重复使用的安全性、可靠性和使用寿命,所以发射的飞船发射成本并不低。比如在高轨道发射Tai 空望远镜时,直接将运载火箭送入近地轨道,然后借助Tai 空车摆渡将Tai 空望远镜送入更高的预定轨道。航天飞机发射时也是如此,但航天飞机的成本肯定比体积和重量更低的一次性汽车摆渡要高,所以在轨发射航天器的成本是最高的。
因此,从发射的可能性来说,直接从Tai 空发射航天器的优势是显而易见的,但其较高的发射成本也是直接在轨发射航天器的最大障碍。不过随着技术的发展,也许以后直接从Taitai 空发射火箭会像现在的火箭回收技术一样普及。