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隨著航天事業(ye) 蓬勃發展，衛星服務範圍越來越廣、越來越深地融入我們(men) 的生活，以至於(yu) 傳(chuan) 統的衛星發射效率越來越不能滿足航天規劃者和客戶的需求了。有哪些辦法可以更快地製造衛星、部署衛星？會(hui) 不會(hui) 出現腦洞大開的顛覆性未來方案？讓我們(men) 來看一看吧。

“籃球”“平板”花樣多

我們(men) 每天都在享受著無線電通信與(yu) 互聯網服務，但隨著人們(men) 活動範圍擴大與(yu) 各地區交流加強，傳(chuan) 統服務手段逐漸顯現出不足。成本和技術限製迫使高聳的基站信號塔無法覆蓋所有目標區，高速光纖也無法連通每家每戶。萬(wan) 一“驢友”在深山老林裏中斷手機信號，怎麽(me) 辦？如果南極科考人員長期不能跟家人視頻聯係，會(hui) 不會(hui) 影響身心健康和工作效率？

為(wei) 解決(jue) 這些問題，航天界規劃了宏大的天網計劃，希望依靠數量龐大的高性能衛星，搭建起對地球表麵100%覆蓋並實時提供各類服務的衛星網絡體(ti) 係，比如SpaceX公司的“星鏈”計劃部署42000顆衛星組網。也許到那時候，行李箱大小的客戶端服務器就可以為(wei) 數萬(wan) 平方公裏的地區通信穩定提供保障，甚至某個(ge) 網紅就能在珠峰上為(wei) 粉絲(si) 們(men) 來一場流暢的視頻直播。

星鏈衛星部署示意圖

在美好的憧憬背後，需要實實在在的物質支撐，那就是數量巨大的在軌衛星，而第一步需要攻克的是衛星快速製造的難關(guan) 。

傳(chuan) 統的衛星製造流程被形容為(wei) “孤島”，享受奢侈的“私人訂製”，從(cong) 方案論證到詳細設計、投產(chan) 、交付、集成總裝測試，需要耗費大量時間和成本。

未來，在保證衛星性能“夠用”和易批量生產(chan) 的前提下，小型化和集成化是衛星製造技術的關(guan) 鍵。在這方麵，SpaceX公司的技術暫時處於(yu) 領先地位，“星鏈”專(zhuan) 項發射已經穩定在“一箭60星”左右。馬斯克甚至披露，新一代衛星的體(ti) 積隻有標準籃球的大小。宣傳(chuan) 視頻展示了未來“星艦”大規模發射“星鏈”二代衛星的壯觀場麵，衛星密集排列成盤，一盤盤被火箭“吐”出，可見衛星被壓縮得有多小。

中國航天單位在衛星小型化、集成化方麵也在不斷努力，因為(wei) 這不僅(jin) 蘊含著巨大的商業(ye) 利益，還涉及國家安全競爭(zheng) 。最近，我國新一代可堆疊平板衛星已進入正樣預研階段。

據公開資料顯示，相關(guan) 企業(ye) 在衛星設計優(you) 化、新材料替代、零部件工序簡化、持續迭代的過程中，逐步降低了製造成本，提高了生產(chan) 效率，已達到年產(chan) 約百顆的水平，未來有望做到年產(chan) 數百顆。

具體(ti) 來說，由於(yu) 成功使用了3D打印技術，科研人員改進了高頻微距波導、高性能天線等載荷加工工藝，將載荷空間壓縮到傳(chuan) 統占用空間的1/3，還提升了綜合指標，如部分單機及係統的性能。

而中國新一代衛星的外形也出乎很多人的預料。它與(yu) 我們(men) 常見的方盒子或大圓球不同，呈現出扁平狀，其表麵密集地排列著小型設備和線束。而與(yu) 它搭配的超薄太陽翼則是12折“推拉門”結構，由多塊太陽能板連綴而成，折疊壓緊後，厚度據說隻有幾厘米。

可以想見，在不久的將來，長征火箭的載荷艙內(nei) 層層堆疊著幾十塊甚至上百塊酷似平板電腦的新一代衛星。它們(men) 將組成中國衛星快速反應部隊，集群衝(chong) 向太空上崗，“獻身”於(yu) 地球全方位實時通信與(yu) 太空互聯網大業(ye) 。

“巨鯨”“大炮”來助陣

在衛星實現了小型化與(yu) 集成化之後，發射部署方式也有必要嚐試創新，一些航天科研人員與(yu) 愛好者腦洞大開，想出了很多別出心裁的新點子。而他們(men) 的目標一致：降低發射成本，大量快速部署衛星。

首先有超級飛艇發射方案。與(yu) 熱氣球的原理類似，飛艇升高無需自身消耗能量，而是利用大氣層無處不在的空氣浮力。隻要飛艇的體(ti) 積足夠大，那麽(me) 載重能力也會(hui) 大得驚人，足以放置上千顆微型衛星，飛上數萬(wan) 米高的平流層也很有希望。

這個(ge) 方案最大的魅力是利用空氣的升力，飛艇將大量衛星提升至臨(lin) 近空間，有望顯著節約發射成本，且在水平麵上可以行動自如，靈活掌握發射時機，順帶提供觀光服務。

試想，深藍色“巨鯨”在數萬(wan) 米高空上遊弋，紡錘形表麵其實是碩大的太陽能麵板，既能為(wei) 飛艇提供動力，又可為(wei) 發射衛星存儲(chu) 能量。直到某一時刻，“巨鯨”周圍閃爍起五光十色的煙火，在魔幻般的光暈中，一顆顆衛星已飛向了太空中的坐標位置。

其次有電磁炮發射方案。電磁炮是利用電磁場的安培力對炮彈進行加速的“大炮”。20世紀70年代，西方國家進行了電磁炮初期實驗，成功地將2克物體(ti) 加速到11000米/秒。這已超過了第一宇宙速度，換句話說，如果不考慮空氣阻力，這個(ge) 2克的小家夥(huo) 有希望成為(wei) 地球的迷你衛星。隨著衛星越來越小型化、輕量化，一些國家又測試了擁有更大功率和能量的超級電磁炮，用電磁炮發射衛星的想法自然而然出現在航天科研人員的腦海中。

美國研製的電磁炮

各國對電磁炮研究多年，卻遲遲未能實用化列裝部隊，主要原因有二：第一，電磁炮及其配套設備體(ti) 積巨大，很難安裝在飛機、艦艇和車輛上；第二，電磁炮發射炮彈的耗費太大，單枚炮彈的運作成本需要數萬(wan) 美元。

不過，如果用電磁炮發射衛星，這些缺點似乎都可以忽略不計，甚至成了優(you) 點：一方麵，電磁炮相關(guan) 設備再多，在基地也足夠容納，而且占地麵積比傳(chuan) 統火箭發射基地要小得多；另一方麵，數萬(wan) 美元的發射成本比起傳(chuan) 統火箭的製造成本和燃料費，更是九牛一毛。

當然，電磁炮發射衛星還麵臨(lin) 很多技術挑戰。比如，未來衛星小型化能做到什麽(me) 程度？如果衛星能壓縮到蘋果大小，電磁炮的能耗壓力肯定會(hui) 減輕很多。另外，衛星能否在巨大的加速度過載下、強烈的電磁場中安然無恙？相信航天技術將來會(hui) 給出令人欣喜的答案。但有一點令人好奇：那時候衛星“大炮”是單發還是連發？上萬(wan) 顆衛星發射任務或許一周就有希望完成吧。

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