比天宮空間站更緊迫的任務:快反火箭連戰連捷,東風品質值得信賴

2020-12-07 巔峰高地

中國航天在剛剛過去的五月為我們獻上了四戰四捷、連戰連捷的驕人戰績,分別是長徵5B遙一火箭成功發射奠基天宮空間站時代、新一代載人飛船試驗船精準著陸東風著陸場奠基載人登月工程,以及長徵十一號與長徵二號丁兩款火箭在兩天時間裡的連戰連捷。

長徵二號丁發射高分九號02星、和德四號

5月30日、31日長徵十一號長徵二號丁相繼在西昌衛星發射中心、酒泉衛星發射中心分別以一箭雙星方式將新技術試驗衛星G星、新技術試驗衛星H星、高分九號02星、和德四號衛星送入預定軌道,看似平常的發射背後卻蘊藏著極為深遠的戰略意義。

長徵十一號火箭第九次發射

從衛星視角看,除和德四號衛星是民營航天公司「和德宇航技術有限公司」天行者星座第4顆組網衛星外,另外三顆皆為對地遙感衛星

遙感衛星在軍事領域通常被稱為「偵察衛星」,然而在中國航天已經擁有全球第二大規模在軌衛星資產的當下,我們始終沒有對外宣稱發射過「偵察衛星」。這與大國地位看似是不相稱的,其實不然,我們只不過是習慣了「只做不說」,實際上我國從事國防工作的遙感衛星規模也已經位列世界第二

從第一顆數據傳輸型遙感衛星上天至今,我們只用了20餘年時間就從一窮二白華麗轉身為世界第二,這究竟是怎麼做到的?

高分九號02星

一、實戰需求指引築基天疆,高軌成像另闢蹊徑

遙感衛星為獲取高質量成像圖像通常採用兩種手段,首先是將衛星部署在距離地球更近的近地軌道,距離更近當然看得也就更清楚,然後是儘可能提高星載望遠鏡成像解析度。

隨著反衛星武器發展日趨成熟,近地軌道生存環境正變得愈發惡劣,如何破局反衛星武器就成了全新課題。

標準3飛彈射高達不到1000公裡

反衛星武器以直升式攔截彈發展最為迅速,但此類飛彈射高有限,只能對近地軌道衛星構成挑戰,而對於高軌衛星通常是鞭長莫及。

2015年12月29日00時04分,地球靜止軌道光學成像衛星高分四號在西昌衛星發射中心由長徵三號乙火箭發射升空,隨後定點於105.6°E,軌道高度3.6萬公裡。

高分四號發射

部署在靜止軌道的高分四號衛星除了可以規避反衛星武器,還解決了光學成像衛星的兩大結構性矛盾:

傳統遙感衛星為了獲取高質量成像照片,軌道高度往往比較低,弊端是衛星視場小,同時重訪周期往往長達幾天,高分四號因為站得高看得遠,對同一目標的重訪不需要調整軌道,只需調整星載相機擺動角度即可實現重訪,重訪周期從傳統衛星的數天提高到了20秒。

雖然站得高可以看得遠,但卻難以看得清,高分四號就要打破這個魔咒,該衛星應用了面陣凝視成像技術,在60倍於鎖眼衛星高度位置實現了50米空間解析度,這一指標做到了同類衛星的世界第一

高分四號在軌展開狀態

50米量級空間解析度雖然不及近地軌道衛星的高解析度成像數據,但其應用價值仍然不可估量,比如在防災減災、國土普查、農作物估產等領域可大有作為,更重要的是它開啟了地球靜止軌道光學成像衛星的先河,同類衛星只需三至四顆即可實現全球覆蓋,且能呈現近實時的成像數據,助力軍民兩用需求。

高分四號實物罕見亮相

今年上半年中科院長春光機所就將完成全球最大4米級直徑輕質碳化矽非球面反射鏡精加工,屆時它將配裝在新一代地球靜止軌道光學遙感衛星平臺上,在3.6萬公裡的高軌軌道實現對整個地球的動態監視,空間成像解析度可達2米。

如此一來就能輕鬆識別驅逐艦、護衛艦、航母、坦克、飛彈發射車、飛機等小型機動目標,每20秒甚至更短時間周期內直播大洋彼岸的航母影像一定很美,再過兩三年我們就可以實現這一目標。

直播航母動態影像的日子即將到來

配裝4米級口徑鏡片的地球靜止軌道大噸位光學遙感衛星的問世非大國所不能,首先這樣一款衛星尺寸顯然已經超過了大多數運載火箭整流罩尺寸上限。當長徵五號遙三火箭復飛成功之後我們就具備了發射大質量地球靜止軌道衛星能力,整流罩5.2米直徑尺寸完全可以包絡這款大噸位衛星。

是否有能力發射高軌道大噸位遙感衛星是對綜合實力的檢驗,放眼全球具備這一能力的玩家不超過兩個。

4米級輕質碳化矽非球面反射鏡精加工

二、火箭飛機布局臨近空間,信息戰力持續變道超車

為了應對低軌衛星易被摧毀問題,我們同時布局了高低兩個維度空間,「高」是指以高分四號地球靜止軌道衛星為主的高軌軌道遙感衛星。而「低」指的並不是傳統近地軌道,而是比近地軌道更低的臨近空間(海拔20-100公裡),也被稱為「亞軌道空間」,這一空域屬於航空,而不是航天,但同時它又不是傳統飛機活動的高度層,稀薄的大氣環境更適宜於超音速與高超音速飛行。

無偵-8

近年來新亮相的東風快遞都是基於臨近空間的高超音速滑翔彈,在臨近空間飛行軌跡靈活多變,現有防禦飛彈都很難有效攔截臨近空間飛行器,為了盤活臨近空間我國率先推出了無偵-8火箭動力偵察機

無偵-8可在十幾分鐘時間內飛抵上千公裡外目標空域進行快速偵察成像,並收集相關戰役戰術情報,該機由轟-6N轟炸機掛載起飛,高超音速巡航時機身倒扣形成乘波體氣動布局,進行大馬赫數巡航飛行,該機有兩大性能特色:

第一,可對天基偵察網查漏補缺,針對時間敏感目標快速響應;第二,戰時近地軌道衛星被摧毀後,無偵-8可對信息盲點進行有效補充。

無偵-8火箭動力

三、快反火箭全疆域全時空出擊,東風品質值得信賴

在布局高軌軌道與臨近空間的同時,對傳統近地軌道空間也在持續發力,中國航天在近地軌道的國防成像建設突出一「小」一「快」。

「小」是指近地軌道部署的遙感衛星不追求類似鎖眼系列的大噸位衛星,而是發展中小噸位、微小衛星、納衛星為主的「小衛星」,小衛星通過採用三反離軸、線陣CCD推掃、面陣CCD複式成像、時間延遲積分成像等一系列改進升級措施,能以極低成本獲得與大噸位衛星相近的功能,同時能以單顆大衛星的價格構建覆蓋全球的偵察網絡,效費比極高,即便被擊毀一兩顆也不會因此產生重大損失,而如果擊毀一兩顆鎖眼系列衛星,其損失不亞於幹沉一艘核動力航空母艦

新技術試驗衛星G、H發射成功大紅屏

微納衛星則可以快速發射補網,比如前幾天發射的新技術試驗衛星G星與H星肩負的任務就是測試新型對地觀測技術與星間鏈路組網,毫無疑問它們是服務國防任務的最新衛星成員。

在天基攻防手段日益豐富的當下,各國都在爭相發展快速進入空間能力,以期能夠實現衛星戰時快速補網發射。我國顯然已經走在了列強前列,承擔新技術試驗衛星G星、H星一箭雙星發射任務的長徵十一號固體運載火箭也被稱為「快反火箭」,它脫胎於某型東風快遞,箭體直徑2米(與DF-31直徑數據一致),長20.8米,發射質量58噸,由四級箭體構成,起飛級發動機推力120噸,500公裡太陽同步軌道運力為500公斤。

長徵十一號起飛推力120噸

長徵十一號快反火箭深得東風快遞精髓,應用了一大批同款技術,此次執行發射任務的長十一火箭就應用了全新配套研製的發射機動平臺,該平臺具有高度集成、高度智能優點,獨立發射能力更強,發射筒底部的橡膠底座也與DF-26同款,而這正是遂行全疆域隨機發射任務的必備裝置。

最新亮相的發射平臺甚至連軍綠色也不再掩飾,火箭點火起飛方式也與東風快遞彈射出筒的冷發射模式如出一轍。

深得東風快遞精髓的長徵十一號

目前長徵十一號已經初步具備全疆域發射能力,比如此次發射就是該型火箭首次現身西昌衛星發射中心執行發射任務,去年該型火箭還在黃海海域實施了全球首次快反固體火箭的海上發射任務,今年下半年長十一火箭還將繼續實施海上發射任務。

所謂快反就是要具備快速反應能力,除了擁有靈活的機動能力,長十一火箭還能在24小時內完成新火箭發射,不同於液體火箭,固體火箭平時就可以多生產多儲存,戰時也不存在燃料加注問題,屆時它可以像發射飛彈一樣發射衛星

長徵十一號海上發射

每當國產遙感衛星發布一些衛星照片時總有人拿谷歌地球照片與之相比,他們總是先入為主地認為這些照片根本比不上「谷歌地球」。

這是沒有搞清楚谷歌地球的本質是什麼,它只是一個圖像資料聚合的地理信息平臺,其中有為數不少的照片都不是衛星拍攝,而是拍攝高度更低的航拍照片,再就是此類照片價值往往較低,首先是更新頻率極低,多數照片都是數月甚至幾年前的數據,與我國覆蓋全球以分鐘更新周期計算的全球天網無法相提並論,更不用說高分四號20秒重訪周期的巔峰級性能指標。

天宮空間站也只是國防航天的剩餘產能

事實上中國航天大部分資源都被用來築牢國防根基,因為這是「核心利益」,至於載人航天、月球探測、火星探測事實上都是航天產業的剩餘產能。而現如今我們能同步推進天宮空間站、載人登月工程、火星探測工程、小行星探測等戰略級空間任務,放眼世界僅此一家,這也是為什麼大洋彼岸萬分焦慮的癥結所在。

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    中國載人航天工程辦公室消息:天宮二號空間實驗室已於北京時間2019年7月19日晚間受控離軌並再入大氣層,少量殘骸落入南太平洋預定安全海域,標誌著中國載人航天工程空間實驗室任務圓滿完成,我國正式進入空間站時代。
  • 百噸級空間站曾被燒成火球,天宮迎來鳳凰涅槃時刻
    目前我國新一代載人飛船試驗船正在海南文昌航天發射場進行全面測試,再有一個月時間它將由長徵五號乙運載火箭發射升空,未來它將主要用於載人登月任務,同時新一代載人飛船也將開發近地軌道版本用於天宮空間站航天員天地往返任務。新一代載人飛船試驗船首飛不僅僅是載人登月任務的發令槍,更開啟了天宮空間站工程的建設大幕。
  • "天宮一號"2011年下半年發射 空間站2020年前建成
    第四個關鍵是建立再生式生命保障系統,空間站不能只依靠飛船運送物資,必須研發再生系統,例如用水,需要再生淨化空間站太空人的汗水、廢水甚至小便,實現可循環使用;將努力實現氧氣的製造等。    戚發軔說,「天宮一號」是空間實驗室的特例,主要為了完成交會對接任務,而「天宮二號」則完全是小型空間實驗室,科學家、航天員們將在裡面展開各種工作和試驗。
  • 天宮二號今年發射 空間站2020年前後完成建造
    中國載人航天工程新聞發言人2月28日表示,將於今年中至明年上半年間,組織實施載人航天工程空間實驗室任務。其中將於今年第三季度發射天宮二號空間實驗室,2020年前後完成中國空間站建造任務。  空間實驗室飛行期間,將驗證貨物運輸和推進劑在軌補加,以及航天員中期駐留等空間站建造與運營的關鍵技術,開展較大規模的空間科學和應用試驗。  為實現該目標,我國新研製了天宮二號空間實驗室、長徵七號運載火箭和貨運飛船,新建了海南文昌航天發射場,需要組織實施4次發射飛行任務。
  • 天宮二號相比天宮一號,究竟發生了哪些改變?
    根據目前得到的最新消息,天宮二號空間實驗室最快9月15日晚間發射。發射升空之後,天宮二號將進行在軌測試並建立自主運行模式,同時升入393公裡的軌道運行,做好與神舟十一號載人飛船交互對接的準備。按照計劃,神舟十一號載人飛船將於下月中旬擇機發射,並將兩名男航天員送入太空並進入天宮二號空間實驗室,進行為期30天的中期駐留。
  • 天宮空間站外形大變!規模急劇擴大,核心艙電推發動機後來居上
    近日,我國載人航天辦公室與聯合國外空司聯合公布了入選天宮空間站的第一批國際合作項目,一座全新定義的「新國際空間站」仿佛已經初具雛形。有了第一批自然也就有後續的多輪多批國際合作,那麼,天宮空間站有足夠的空間容納這些合作項目麼?