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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
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* f' H! l' h* X  {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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海南文昌的新发射设施
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长征8的发射" e0 q+ N$ T4 V

& M- L: L& {+ t- q8 T; N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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# ?. ]+ R- G1 b4 o- t% G! C  O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。' `. ?  b7 p5 Q

2 ~; V5 A6 L2 {8 w+ R  `宋征宇是长征8的总设计师。这是他的百度介绍:
  I3 M6 u, G8 Ghttps://baike.baidu.com/item/%E5%AE%8B%E5%BE%81%E5%AE%87/8385183$ C- T  [7 l, C7 I4 b9 D! k" ]
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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。5 X# U  C' i  h
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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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5 ?$ k5 S! t, Y6 N8 l) P4 F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。
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2 y! W- {, g' x. R2 X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。8 O1 W$ t; e( Z% B- s2 }* E
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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。7 q0 X2 M( v, r! ?

$ [  y2 N2 N) x7 \) I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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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 A! ~# Q; P2 e# p

/ |! A. _8 J# R, G  Y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。( ~" {' n2 l/ Y  d# |" J7 l! }
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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。
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' j3 }# j& s# K1 s' 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。
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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。4 R2 z1 s3 G+ p: s6 D* Y

. F7 J( U& ]' B( K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。1 z4 y: r- V8 b. G) O! T9 S

& k5 j, x7 {' D9 v6 E$ y6 ^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
6 W% ~5 U5 U4 w% p2 V+ ]& g. cSSO 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 ...
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是的,SSO和LEO不是对立的。
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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
. o: _3 V- E/ B' Y) @* Q+ |9 L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。 ...

* t) L2 u0 D% `7 Y( f4 A* D8 n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
5 G1 p* }' X3 B% O0 U4 h. y9 ISSO 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 ...

$ O8 ]# u8 `# a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。
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) c6 }& K/ J7 L: r7 o- {反正我觉得这东西当基站的话,玩法很多。




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