爱吱声

标题: 第二次空间竞赛 [打印本页]

作者: 晨枫    时间: 2023-5-26 06:39
标题: 第二次空间竞赛
本帖最后由 晨枫 于 2023-5-25 16:58 编辑 $ A: L9 w& d- k& h2 Z( a

, S) {( I" _- @3 P8 _- J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。
* q; H9 F! |. j2 o
5 ~- h- V% M* U* i6 h8 Q7 v# z; r 6 y" R  U9 a! N+ ~" ?' r  t6 x1 q
海南文昌的新发射设施* J- ^/ O. k$ [. o, \( _0 |. X6 T
: C' Y+ ]# ^, G/ y

, o$ m( x$ ], R) s- H2 q1 x长征8的发射: K$ x0 K& L" n; Y+ s

' l) a5 l" i  C7 D' w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。
( W: p0 m" @( m! y
/ w" A( p7 V# d1 d  Y+ P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。
  ~. q5 c  ?! u2 J. c% F% f+ v2 f! l  Z4 t
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。
  C# N  R3 C6 w% C
% g% L$ ]+ r* P0 r宋征宇是长征8的总设计师。这是他的百度介绍:! A: P6 q; N; u5 N& l) i, e
https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%8B%E5%BE%81%E5%AE%87/8385183
! E+ ~3 |. m- \8 U* c0 e
; a5 b+ t9 D3 w, I0 w) F6 i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。! E8 m3 E/ T) Y, [' F+ b8 j

; K" r/ W8 Q. T* ]' l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。  m+ H+ b2 B( u- {

. v$ Q3 c  P8 ?7 e3 L& P5 J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。  B! m! A% j7 t6 l$ o
6 t) h4 M- N8 p6 M: T* b9 O9 ^4 L0 k
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。1 t& G6 h8 [" o8 B  f

8 F+ c4 Z5 J% p2 O3 A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。
' v, C2 F" z9 s' G$ j; v8 y- Z6 t8 l$ Y% [4 C; z0 T
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。
; T. P" i3 ^+ q* j7 L$ r! l9 L* p! u! B3 P
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。7 y, y) ^/ Z  q% |  A
# s( K$ p; u" v. v+ |2 M$ \
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。6 ~& W: w: p. X1 V4 g; [6 }' f% Z

: ^) u, v. U; l4 }8 g7 t9 E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。, K/ a4 e) I; E& h# A* N* ^! ~

) ?; O& N/ ~" ^% E) U) e, J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。: _- ]* j% q4 u% E2 w
  \+ h# l; B5 z* M3 }2 R
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。/ b4 S% J0 N$ l0 E

( k; L. z  F* y8 u* |& x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。
" Q8 |4 K2 n# U% ]& l
/ ^* |! a. j1 q' o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。
2 s$ R7 S' I) d2 D7 D4 W0 g. f( J/ r: ]& e* d# H5 B) H
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。
作者: 雷达    时间: 2023-5-26 09:38
SSO 和 LEO 不是对立关系,而是不同维度的划分方法,实际上大部分 SSO 是 LEO 大类里面的一个变种。但我没有看明白中国星联采用 sso 的好处,毕竟 sso 是不适合通信卫星的
作者: tangotango    时间: 2023-5-26 10:16
      虽然使用SSO轨道卫星有军事上的好处,但是要维持几千颗卫星的长期服务还得依靠民用/商用通信等业务。700公里比550公里的轨道高度,电磁波的路径损耗要高1倍,同时每个卫星覆盖面积更大,这意味着同一卫星覆盖小区里的单用户数据速率更低(因为更多用户分享同样多的信道频谱资源)且通信耗电量高一倍,在性价比上完全竞争不过星链。
作者: 晨枫    时间: 2023-5-26 11:27
雷达 发表于 2023-5-25 19:38# |5 u, y* N& B8 j& a2 d
SSO 和 LEO 不是对立关系,而是不同维度的划分方法,实际上大部分 SSO 是 LEO 大类里面的一个变种。但我没 ...

4 g) l  J% b) ]; k6 B是的,SSO和LEO不是对立的。
  x( a( X/ ~: W+ Y, ~- B% ]& ?1 H1 q# a: S8 r3 a
为什么中国星链用SSO,我也不是太清楚,但SSO这点高度差不至于影响作为通信卫星的工作?
作者: 晨枫    时间: 2023-5-26 11:29
tangotango 发表于 2023-5-25 20:16
  N- `  v2 J' L  I2 N虽然使用SSO轨道卫星有军事上的好处,但是要维持几千颗卫星的长期服务还得依靠民用/商用通信等业务。 ...
2 Q7 c2 N5 t- o
是有这些问题。我也说不好。想起来中国在确定这个轨道高度的时候是有考虑的。
作者: 水风    时间: 2023-5-27 09:28
雷达 发表于 2023-5-26 09:38( j1 n6 M, i* M+ O' q
SSO 和 LEO 不是对立关系,而是不同维度的划分方法,实际上大部分 SSO 是 LEO 大类里面的一个变种。但我没 ...

+ A- M4 Q! I. \# K+ f8 `但如果以SSO为基点,操控高空无人垃圾回收航天器进行运行的话,那么就不是问题了。我们也不需要1万那么多,几百就足够覆盖某些热点地区,几千就可以保证我国上面干干净净的,再加一些,可以帮助北美国家清理垃圾。如果固体回收有成本压力的话,那么激光热处理技术可以了解一下。
8 n) U+ Y$ V+ A  w8 q5 X' v9 C/ j& J6 L( z0 B7 E) e- S5 e7 n
反正我觉得这东西当基站的话,玩法很多。




欢迎光临 爱吱声 (http://aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2