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本帖最后由 晨枫 于 2023-5-25 16:58 编辑
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7 t% s3 a( m( H: W( M7 w第一次空间竞赛在美苏之间,以“阿波罗登月”结束,美国胜利。第二次空间竞赛在中美之间,这一次不为面子,为里子,竞赛围绕着星链,现在要进入高潮了。
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! L: K H0 \! ~7 I( M i海南文昌的新发射设施! g8 Z6 v) ?6 @0 Y
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长征8的发射
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( Z1 Y1 {' v5 F3 q# v+ i马斯克的星链在乌克兰战争里大出风头,为乌克兰提供了低成本便携式卫星通信,极大帮助了传统通信系统受到俄军强力压制的乌军。星链由于全球到达,具有高速数据通信能力,有可能成为6G标准的一部分。中国在5G时代领先,美国决心要在6G时代抓回领导权。美国在5G时代的落后说明了一个问题:没有存在就不可能有领导权。现在,高速数据通信发展到了空间时代,中国如果不在太空布满小卫星,就谈不上空间数据通信的领导权。这是“中国星链”的最大动力。
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另一方面,星链卫星“霸占”低轨道,横冲直撞,无所不在,甚至对中国空间站造成威胁。从空间安全角度出发,中国需要部署空间测控系统,掌握星链的动向,并提供可用的反制措施。把星链卫星打下来是不现实的。星链已有3500多颗卫星在轨,计划最后达到近3万颗,打是打不过来的。但截获和干扰是可能的。和GPS卫星一样,地面干扰靠旁瓣,效果不好。视线内干扰最好,这就要靠太空中中国自己的“反星链”了。
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+ A- D5 f' [" W不管是为了什么目的,《南华早报》引用中国《宇航学报》上宋征宇的文章报导,中国正在海南文昌建设新的长征8火箭制造和发射设施,采用脉动装配线,每年可组装和发射50枚长征8,每枚可携带20多枚星链级卫星。也就是说,差不多每年1000枚“中国星链”卫星的速度,与SpaceX的速度差不多。- T/ Q( D7 G' O# O4 Z+ d& P0 o
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宋征宇是长征8的总设计师。这是他的百度介绍:1 O( z: g& F, J( Y! \0 N
https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%8B%E5%BE%81%E5%AE%87/8385183! W+ U& P/ b: w8 S- s2 t
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这将使得中国卫星发射能力差不多翻番。相比之下,SpaceX在2022年发射了61次,不过很多是用可重复使用的猎鹰9发射的。长征8是低成本,但不是重复使用的。据报道,中国现有运载火箭的发射成本约3000美元/公斤载荷,和SpaceX相近。长征8可显著降低。! z9 d& X% R% ~9 T& y# G
3 ?6 Z9 u) t; r0 ]+ }另一个不同的是,“中国星链”采用700公里高度的太阳同步轨道(SSO),也就是说,同一颗卫星每天在相同的时候经过地球表面同一个地方。星链是高度550公里的低高度地球轨道(LEO),轨迹相对“错乱”,靠数量众多才能可靠覆盖。“中国星链”计划发射13000颗卫星。较高的轨道意味着更大覆盖面积,需要的卫星数量较少,运载火箭推力要求增大(同理,反卫星导弹的推力要求也更大),信号功率要求比星链高,但依然较低。
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; p4 b) r9 Q% D# \& C/ b在军事上,更高的SSO卫星可容易地锁定与较低轨道LEO星链通信的地面发射站,也能有效地施加干扰。在乌克兰,星链发射站是“背包可携带”,机动灵活,用常规方法难以锁定。但“骑在”星链卫星的头顶上,就一目了然了。然后该干嘛干嘛。当然,锁定发射站是被动的,干了都没人知道;干扰就是战时行动了,否则会带来很大的国际政治问题。7 x+ [$ b% \. f; u% {$ K8 v8 W% S
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现在用SSO的卫星不多,主要是一些地球观察卫星。每天在固定的时间通过固定的地点,容易比较地面的变化,对观察农作物、冰川、森林、地表温度等特别有用。部份“中国星链”卫星将兼职各种地球观测,而不只是通信。
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据报道,中国现有在轨约4000颗各种卫星,长征8上马后,数量将急速增加。% r) ]( n2 z* x3 t8 C. r" \& S" T
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中国现有运载火箭要么太大,要么太小,不适合发射星链级卫星。长征8虽然不可重复使用,但采用了新的低成本制造技术,极大降低了成本。比如说,脉动装配线像流水线一样,运载火箭可在装配的每一个阶段中,移动到相应工位,各种工装和材料“一拥而上”,完成本阶段的装配任务,然后移动到下一个工位。这样容许多个工位对不同装配阶段的火箭同时工作,大大提高效率。
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6 l+ w. t' A4 F( b) G* ]& ~传统火箭装配是固定工位,不同工装和材料不断开入撤出,逐步完成装配任务,然后最后一次性运出去,效率较低,只适合小规模的“作坊制造”。SpaceX已经采用脉动制造了。中美的战斗机制造也采用脉动制造。/ L0 r @3 J: O, X
7 j9 D9 |, `$ E' v ^$ Y" B# [( Q3 Z中国强大的制造业则提供了量大质优的基本组件,这是供应链优势。先进技术进一步降低成本。比如传统的三余度惯导降低到双余度惯导,可靠性用先进数字技术补偿。$ J9 X+ Z% B" C7 ]6 [5 D, \
4 ^% m2 F" f' O4 _& a9 v) z2 p长征8也是世界上第一个取消模态试验的火箭,节约了时间和试验开支。实际火箭不是理想的刚性体,瘦长箭体的振动和弹性需要精确管理,确保不会因为共振在发射和飞行中解体。传统上,每一枚火箭组装完毕后,要进行模态试验,对实际振动特性和弹性模态精确摸底。长征8是第一个在设计中就取消全尺寸模态试验的的火箭,设计人员用数字仿真就可以精确复现不同载荷和发射条件下(包括取消助推级、载荷段整流罩修型)的振动和弹性模态,并调整相应火箭参数,确保发射和飞行安全。# X, K" t% |0 y, P/ ^) ]' W
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运载火箭发射一方面是大工业作业,另一方面依然像裁缝铺子,还是对每一件作品量身修裁的。先进的数字化使得设计和发射准备时间缩短了12个月。3 u* \6 E; ^. g( K7 I! s/ i8 G
9 R- A+ Q0 C* Y3 R) b火箭制导也采用全新方法。传统的两级火箭是在一级抛掉后,第二级立刻点火,继续上升,最后用载荷级的姿控火箭控制入轨。长征8不然。在一级抛掉后,在惯性和重力作用下,在亚轨道高度“滑翔”到目标位置,再点燃第二级火箭。
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+ W1 C% H* @4 Z. P) U6 {, }大气层内起滑是中国高超滑翔弹的绝技。在助推火箭关机后,导弹靠惯性和重力的作用,最终自然低头。在改为水平姿态的时候,再次启动发动机,水平推进,直到最终进入滑翔状态。这比高抛弹道然后俯冲改平要节约能量,降低弹道,增加探测难度,提高起滑可靠性,但对精确姿控的要求非常高。长征8很可能是共享了相似的技术,提高了入轨精确性,也能更加有力地补偿不完美发射时的轨迹偏离。
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海南文昌正在加紧施工,发射台以10天一层的速度加班加点,主体结构已经提前20天完工,预计2024年6月进行第一次发射。
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* h6 u- k" z7 ~中国对美国的追赶真是上追九天,下追黄泉啊,一点缝隙都不留,全场紧逼呢。在外交上,美国追着中国满世界跑;在科技上,中国追着美国满宇宙跑。妥妥的G2。 |
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