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美军空中发射快速入轨技术解析

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空中发射快速入轨技术
——美国用重型战斗机发射卫星的计划

2015年2月上旬,美国国防部高级研究计划局(DARPA)公布的视频显示,一架F-15重型战斗机在机腹中心携带一枚小型火箭升空。战斗机加速到空中一定高度后,保持一定速度维持机身近垂直姿态,火箭脱离,然后火箭发动机点火、加速上升,飞向近地轨道。从视频里看这是一种小型二级火箭,第一级的4个外置喷口位于火箭前部,距离火箭头部不足火箭全长的1/3,第一级发动机结束工作后分离,以减轻质量。第二级发动机将把小卫星送入近地轨道。这是美国防部高级研究计划局正在执行的一项研究计划的最新进展。该计划简称为“空中发射辅助太空进入”(ALASA)。

1 计划简介

“空中发射辅助太空进入”计划于2011年12月启动,费用1.45亿美元,目的是改变小卫星的入轨方式,即从空中发射卫星,而不是从地面(或海上平台)发射;在接到卫星发射通知后一天内完成发射,而不是数月;整个发射流程高度自动化,而不耗费大量人力。

该项目的第一阶段是完成系统初步设计和演示可行性评估,2012年9月,国防部高级研究计划局选择洛马公司牵头承担,组建了一个项目团队,为期18个月,费用620万美元。

目前该项目进入第二阶段,国防部高级研究计划局选择波音公司作为主承包商,在这一阶段将进行至少12次试射,每次发射45kg甚至质量更小的小型卫星进入低地球轨道,能够在一天内发射入轨并回传信号,每次发射成本100万美元,2015年进行第一次发射。该项计划的最终目标是能够以100万美元的单次发射成本将质量约45kg的卫星送入近地轨道。

“空中发射辅助太空进入”项目里挂载小型火箭与卫星的F-15战斗机在飞行
“空中发射辅助太空进入”项目里挂载小型火箭与卫星的F-15战斗机在飞行

2 实际意义

从空中发射轨道器的技术早已经存在并日趋成熟,发射平台涵盖重型战斗机到大型运输机的多型飞机。例如轨道科学公司“飞马座”火箭发射器已经成功完成了40多次空中发射。载机把携带卫星的火箭带入空中,然后点燃火箭,将其送入同温层。不过,美国国防部高级研究计划局的“空中发射辅助太空进入”计划想要改进这些系统,使其不再需要人员参与——发射系统需要完全自主。此外,美国国防部高级研究计划局还指出:“空中发射辅助太空进入”寻求的发射器在准备发射前无需反复维修,也无需特殊集成。

“飞马座”火箭进行空中发射
“飞马座”火箭进行空中发射

根据对“空中发射辅助太空进入”计划的目标(能够以100万美元的单次发射成本发射约45kg重的卫星)的分析,各国专家认为,这或许将为低成本小型卫星的广泛应用铺平道路,总费用或降低数十倍;同时,该火箭在更换载荷后,亦能执行反卫星任务。“空中发射辅助太空进入”项目让人联想到20世纪80年代美国利用F-15完成的动能反卫星试验,显然,把这种空中发射火箭的载荷由小卫星改为一种拦截器,它就能成为一种快速响应的低成本反卫星武器,这一点也需要引起全世界足够的警惕。下面先回顾一下20世纪80年代美国利用F-15完成的动能反卫星试验情况。

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