據(jù)中國(guó)專(zhuān)利公布公告網(wǎng)顯示，由上海宇航系統(tǒng)工程研究所申請(qǐng)專(zhuān)利的新發(fā)明“一種在臨近空間電磁發(fā)射衛(wèi)星的系統(tǒng)和方法”在近日公布。

這可以說(shuō)是中國(guó)首創(chuàng)的顛覆性技術(shù)，電磁發(fā)射是通過(guò)將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，實(shí)現(xiàn)物體高速或超高速發(fā)射的技術(shù)。它既可用于分離時(shí)末速度 100 m/s 量級(jí)的飛機(jī)彈射,也可用于3 km/s量級(jí)的炮彈和 8 km/s 量級(jí)的航天器發(fā)射。相比于傳統(tǒng)利用機(jī)械能或化學(xué)能發(fā)射的方式,電磁發(fā)射在效率、可靠性、安全性、可操作性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì),是一種未來(lái)航天發(fā)射新型技術(shù)。

這項(xiàng)專(zhuān)利包括：飛艇系統(tǒng)、電磁發(fā)射系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)。飛艇系統(tǒng)運(yùn)行于20～100km高度的臨近空間范圍內(nèi)，用于承載電磁發(fā)射系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)，包括大型氣囊及其支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、基于柔性薄膜太陽(yáng)電池陣及儲(chǔ)能裝置的能源系統(tǒng)、氣動(dòng)舵面及飛行控制系統(tǒng)、任務(wù)管理系統(tǒng)、電動(dòng)螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)。其中：

(資料圖)

電磁發(fā)射系統(tǒng)布置于飛艇系統(tǒng)下方，用于為衛(wèi)星提供進(jìn)入低地球軌道空間所需的速度，包括發(fā)射控制系統(tǒng)、直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直線(xiàn)加速軌道系統(tǒng)。衛(wèi)星系統(tǒng)為電磁發(fā)射的微小型航天器系統(tǒng)，但是衛(wèi)星需具備抗高過(guò)載能力，出口速度約8km/s。

目前，全球小衛(wèi)星發(fā)射有2種方式，以主星（大中型主載荷）的部署周期和軌道高度要求為主，利用大中型火箭搭載小衛(wèi)星入軌，這是以往部署小衛(wèi)星的主要方式。這種方式由于是以主星為主，因此小衛(wèi)星的發(fā)射時(shí)間和軌道選擇非常有限，使得小衛(wèi)星的部署也十分受限。

另一種是沒(méi)有主星（大中型主載荷），利用小型火箭發(fā)射多顆軌道相近的小衛(wèi)星。這種方式可實(shí)現(xiàn)相對(duì)快速發(fā)射，非常靈活且降低了成本，十分有利于激發(fā)衛(wèi)星的部署力度和創(chuàng)新星座應(yīng)用方案。

而中國(guó)科學(xué)家構(gòu)思了臨近空間發(fā)射小衛(wèi)星技術(shù)，一方面降低發(fā)射成本，另一方面可以做到任意時(shí)間地點(diǎn)發(fā)射，因?yàn)榕R近空間一般是指距地面20～100km 之間的空域，處于現(xiàn)有飛機(jī)的最高飛行高度和衛(wèi)星的最低軌道高度之間，這一空間氣流相對(duì)平穩(wěn)、垂直對(duì)流小，氣象條件優(yōu)越，發(fā)射安排可以靈活機(jī)動(dòng),同時(shí)可以規(guī)避影響發(fā)射的任何氣象問(wèn)題。

另外由于我們自主擁有天基測(cè)控技術(shù)以及測(cè)控平臺(tái)重復(fù)使用技術(shù)，從而使得我們的發(fā)射成本更加低廉。

衛(wèi)星偵察的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、低成本和高性能，即不斷地提高星上信息處理、數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪芰Γ３至己玫亩嘈墙M網(wǎng)狀態(tài)，使小衛(wèi)星在軍事活動(dòng)中發(fā)揮更大的作用。臨近空間發(fā)射衛(wèi)星可以說(shuō)是正好符合這樣的發(fā)展趨勢(shì)。

這項(xiàng)技術(shù)最顛覆的是利用電磁發(fā)射技術(shù)發(fā)射衛(wèi)星，電磁發(fā)射成本低、操控安全、適應(yīng)性強(qiáng)，能量釋放易于控制，可重復(fù)快速發(fā)射，可為快速、低成本地向太空投送小衛(wèi)星和物資提供新思路提供可能性。

除此之外，臨近空間飛行器在地面低速起飛段燃油消耗量大，在完成相同飛行任務(wù)的前提下，電磁發(fā)射方式提供了高起飛速度，可以有效降低燃料占比，進(jìn)而縮小飛行器起飛質(zhì)量和起飛規(guī)模，或可提高其有效運(yùn)載能力。

這項(xiàng)技術(shù)的難度是非常高的，舉個(gè)例子，彈射過(guò)程中，直線(xiàn)電機(jī)的動(dòng)子速度從 0 逐漸達(dá)到最高速，通入直線(xiàn)電機(jī)的電能頻率不斷升高，電壓也不斷加大，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)輸出的電能需要通過(guò)電力調(diào)節(jié)分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電能的變換，其難點(diǎn)在于處理的電能瞬態(tài)功率大需要對(duì)高壓大電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。這就需要攻克大功率變流控制技術(shù)。

從這可以看出，中國(guó)的電磁技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而這馬偉明可以說(shuō)功不可沒(méi)，馬偉明在電磁技術(shù)上為中國(guó)構(gòu)建了一套完整而系統(tǒng)的理論，從而為電磁技術(shù)的多樣化發(fā)展提供了可能性。

比如馬偉明參與研制的單兵、班組、車(chē)載可攜帶式電磁發(fā)射超高速狙擊步槍?zhuān)淹瓿蓪?duì)數(shù)公里外的目標(biāo)進(jìn)行精確直瞄打擊試驗(yàn)；大口徑電磁發(fā)射迫擊炮，可將100公斤重的炮彈發(fā)射初速超過(guò)音速。美國(guó)的同類(lèi)武器120毫米電磁迫擊炮為420m/s，已經(jīng)研究了40年 ；研制成功用于電磁炮的的電池電容復(fù)合儲(chǔ)能裝置，放電脈沖電流75倍時(shí)壽命可達(dá)3萬(wàn)次，美國(guó)走了彎路，2016年才改用同類(lèi)技術(shù)路徑 。

可以說(shuō)，正是馬偉明構(gòu)建了完整而系統(tǒng)的電磁發(fā)射理論，中國(guó)才得以在各項(xiàng)電磁發(fā)射技術(shù)上領(lǐng)先美國(guó)，走出屬于中國(guó)自己的道路。

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