戍天九思：遥遥领先！中国建设巨型电磁弹射航天轨道！

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　　3月18日，香港《亚洲时报》发表题为《中国为航天发射建造巨型高超声速电磁轨道炮》文章。文章称，在争夺速射卫星发射霸权的竞赛中，中国和美国正在推出未来技术，它们在针对卫星的战争场景中可能至关重要。“中国计划建造一门巨型电磁轨道炮，将电磁发射和高超音速飞行相结合，发射'腾云'空天飞机”。

　　港媒透露的中国巨型电磁弹射航天轨道

　　港媒称，中国的目标是使用巨大的电磁轨道发射装置，将空天飞机等航天器加速到1.6马赫后，再与轨道分离，然后点燃发动机，以7倍音速进入近地轨道。报道称，中国在山西建造了一个2公里长的低真空高速磁悬浮轨道试验设施。它可以将重物推进到接近每小时1000公里的速度。未来几年，该测试装置的长度将进一步延长，以达到每小时5000公里的最高运行速度。

　　港媒称，中国的空天飞机电磁轨道炮发射系统在原理上与福建舰航母采用电磁弹射系统相似，都是利用直线感应电机的直线运动来带动飞行器加速到预定速度。航母上使用的电磁弹射装置受舰上空间与动力装置最大输出功率的限制，所能达到的最大速度相对有限；而将类似设备安装在地面时则完全不存在这些问题，可以提供足够的动力装置，以发射空天飞机等更重的载荷。之所以这种目前技术尚未成熟的电磁轨道发射装置能引起外界的重要关注，在很大程度上与它所蕴含的快速卫星发射能力有关。

　　俄乌冲突验证了“星链”这样的大规模低轨道卫星星座的战略重要性，尤其是迅速发射大量卫星的能力对于提供天基通信、情报、监视、侦察、瞄准和抗损能力至关重要。这极大刺激美国和中国研究快速部署多颗卫星的高效低成本方法。美国思路是利用SpaceX的“猎鹰9”号和“星舰”火箭实现快速大批量发射卫星，“星舰”理论上可一次将400颗“星链”低轨通信卫星送入轨道，远超其他国家运载火箭。但报道认为，美国航天工业仍采用传统思路——发展大型液体燃料火箭，但是，其发射准备时间长、设备复杂和安全风险高。

　　相比之下，为了将卫星快速送入轨道，除了电磁轨道发射外，“中国也在发展类似的液体燃料火箭，但更注重开发不需要复杂发射基础设施的固体燃料火箭”。

　　航天电磁弹射技术优势明显、潜力巨大

　　笔者认为，大国太空竞争的关键在航天发射能力和成本，航天电磁弹射无疑是成本最低、挑战空前、潜力巨大的航天发射方式，远比SpaceX可重复使用的火箭和成功入轨的“星舰”前景更好。

　　目前，传统火箭发射价格每公斤6000美元到1万美元，“猎鹰9”号发射价格降低到3000美元，“星舰”则降低到900美元。那么，中国电磁弹射的成本是多少呢？

　　根据公开资料显示，美国福特号航母最大能弹射起飞的是26吨的E-2预警机，最大电磁弹射能量为122兆焦耳，中国的福建舰电磁弹射技术更为先进，笔者保守估计福建舰最大电磁弹射能量也按122兆焦耳计算。

　　福建舰电磁弹射轨道长度按与福特号相同为115米。那么，按照现有福建舰电磁弹射技术建设一条2000米的电磁轨道（长度是福建舰电磁轨道的17.4倍），那么，其最大电磁弹射能量应该是福建舰的17.4倍，大概为2121兆焦耳，相当于589度电的能量，如果按0.5元/度计算，电费294.5元。

　　如果用这个电磁能量直接弹射卫星上天，最多只能将68公斤的卫星直接弹射入轨。根据计算，这种航天电磁弹射轨道每公斤发射成本只有4.3元。

　　如果是像港媒文章中讲的将航天器加速到1.6马赫，这个能量可以将14.3吨的航天器加速到1.6马赫。也就是说，采用这种“电磁弹射+组合发动机”接力发射的方式，目前这种电磁弹射航天轨道最重可以将14.3吨航天器发射入轨。

　　当然，中国建设巨型电磁弹射航天轨道是一项挑战巨大的超级工程，只能摸着石头过河，走一步看一步。目前，制约航天电磁弹射技术发展的还是弹射能量不足，还需将能量提升10倍以上，才能将1吨以上的航天器直接发射入轨。现在，还只能采取“电磁弹射+组合发动机”接力发射的方式。即使采用这种接力发射方式，也可以大大节约能源、降低成本。笔者认为，有了这个技术，可能很快就会用这种方式给中国空间站的航天员送快递了。

　　山西具有建设巨型电磁弹射航天轨道的难得优势

　　为什么会选择在山西建设巨型电磁弹射航天轨道？笔者认为，建设巨型电磁弹射航天轨道，除了考虑军事战略资产安全风险外，还需满足三个条件，山西正好有难得的三大优势。

　　一是电力资源足够丰富。电磁弹射需要巨大的电力资源，山西煤多电力充足。全国第一大外输电力的省份是内蒙古，第二大外输电力的省份是山西。这是建设巨型电磁弹射航天轨道必不可少的。

　　二是有东高西低、高差很大、地势细长的高山。就像中国“天眼”建设，必须选择贵州大山深处的天坑一样。为了降低建设成本，巨型电磁弹射航天轨道必须采用依山而建、逐渐升高的45度倾斜轨道，因为45度发射角可获得最佳射高和射程。

　　山西的地理格局是“两山夹一河”——太行山、吕梁山夹着汾河，地势上呈现西南低东北高的趋势，最高处为东北部的五台山叶斗峰海拔达3058米（是华北最高峰），最低处为南部边缘运城垣曲县东南西阳河入黄河处海拔仅180米。目前电磁弹射轨道长度是2公里，未来轨道可能要扩建至10公里长。如果不依山而建，根本建不起那么长的轨道。这是建设巨型电磁弹射航天轨道非常理想的天然条件，也是目前中国四大航天发射中心附近唯一最合适的。另外，还可利用山西废弃的煤矿扩建轨道。

　　三是附近有配套的航天发射中心。实际上，巨型电磁弹射航天轨道本身就是一个新型航天发射基地，最好附近有配套的航天发射中心，这样可以大大节约建设成本。山西有太原卫星发射中心可配套。

　　中国正在引领全球电磁弹射技术革命

　　早在1991年美国国防科学委员会就预言：“未来的高性能武器，必然以电能为基础。”

　　2017年1月25日，在央视“2016年度科技盛典”节目中，海军马伟明院士预言，“电磁弹射技术10年内将取代传统的化学能技术。电磁的作用非常大，无处不在。凡是载运方面，过去用化学能能做的，大部分用电磁能也能做。”

　　八年后的今天，马伟明院士的预言基本实现了，中国领先美国十几年的全电推进技术在军事和民用领域得到广泛应用。

　　中国不仅民用的“天琼号”挖泥船用上了全电推进技术，而且在此基础上发展起来的电磁弹射技术也得到了广泛运用。中国不仅拥有世界一流的电磁弹射航母——福建舰，而且有了舰载电磁炮、车载电磁炮、电磁火箭炮和电磁枪，说明电磁弹射技术正在带来一场广泛而深刻的动力技术革命。

　　▲珠海航展展出的CS/LW21型手持式电磁防爆发射器，最大射频远超传统步枪可达每分钟1000发，有效射击距离约为50米。

　　▲2021年10月29日，央视军事高调展示了消防用电磁炮试验！

　　▲中国电磁炮将成为新一代055B万吨大驱的标配。

　　▲据2018年8月科技日报报道，陆军某研究所研究员韩珺礼与马伟明院士交流后，将电磁弹射技术与野战火箭炮发射技术结合起来，研发了电磁弹射火箭炮

　　去年12月9日香港《南华早报》称，海军工程大学电磁能技术全国重点实验室鲁军勇教授团队发表论文，已经成功验证了一款电磁炮样机，可以以超过每秒2000米的出膛速度连续发射120发炮弹，并“保持显著的射击精度”，中国成功运用AI解决电磁炮导轨烧蚀问题。但是，美国却因高速发射导轨烧蚀严重问题，而不得不让电磁炮下马。

　　目前，中国最新的电动汽车都用上了动能回收技术。但是，美国的福特号航母电磁弹射器的动能回收技术仍不成熟，只能白白浪费舰载机着舰时的动能。

　　中国电磁弹射技术过去一步领先，未来必将步步领先。电磁弹射技术将加速取代传统的化学能技术，未来将是电磁弹射技术的天下！