PAXG:只有想不到，没有不敢想：中国勇于实践，以创新颠覆卫星发射模式_PAXG

在中国的这项发明专利出来以前，全世界的卫星发射都是利用火箭模式。火箭升空，到达预定轨道，然后释放携带的一颗颗卫星。

这样的画面恐怕早已司空见惯，妇孺皆知。

但这样的场景也容易形成“思维定势”，落入窠臼，无法获得另一条路的突破。

难道，发射卫星只能使用这种方式吗？有没有可行的其他发射方式，从而可以进一步降低卫星的发射成本？

有人也许会说，美帝的太空探索技术公司不是已经尝试在降低成本了吗？还制造了可重复使用的“可回收式火箭”。

中国也有诸多民营火箭公司，全国超过七成以上的民营火箭公司都集中在北京亦庄，这里聚集的40多家航天企业，业务范围基本覆盖了运载火箭、卫星研制、卫星应用、型号配套、地面设备、技术应用等领域，并取得了中国商业航天领域的多个第一。

可重复式回收火箭，中国也在大力研究，以进一步论证其安全性、稳定性与经济性。上海宇航系统工程研究所有一项专利便是《一种基于通用芯级的组合体回收火箭总体构型》。

然而，需要指出的是，这些卫星的发射方式与之前并没有什么本质的不同。

不过，中国在临近空间进行大量试验和测试时，逐渐累积出了实践经验，并渐渐打破了以往的火箭卫星发射模式。

所谓“临近空间”，是指距离地面20-200公里的空间区域，主要包括平流层、中间层和低热层等等。这个空间在民航飞行高度以上、卫星轨道维持高度以下。

临近空间虽然在民航飞机的飞行高度之上，但大型的飞艇是可以到达的。

中国在临近空间做了许多测试，包括但不仅限于“使用电磁脉冲技术发射无人机”、“空间电磁轨道炮”、“卫星电磁发射”等等。

其实，中国是临近空间的后来者。

近年来，美帝为了维持自己的世界霸权，不断加大投入，一直在寻求对自己霸权体系能产生强大支撑的新技术。为了达到渗透他国防空系统并深入敌后搜集敏感情报的新武器，美国海军和美国宇航局早已开展临近空间的太空竞赛，并尝试进行了一些秘密武器装备的研发与试飞。

中方是发展中国家，虽然来得晚了点，但硬是凭借着种族天赋和优良传统后来居上，仅用短短数年便超越绝大多数国家，成为领先者。

在其他国家的眼中，临近空间一直被誉为无人机的“死亡禁区”，因为该区域空气十分稀薄，使用常规动力方式很难获得足够的升力，而且，空间环境温度极低，灵敏的电子元器件很容易失灵。

2017年，中科院光电研究院等单位就曾在距离地球表面25公里的临近空间成功测试了一种无人机。彼时，两架与蝙蝠相仿的无人机被超压气球带到不同高度，然后通过电磁脉冲发射出去，其时速能在一个臂长的距离内从零加速至100公里。

一个臂长有多长？

大家可以抬起一只手看看自己的臂长。

最关键的是，这种临近空间的无人机造价低廉，每架无人机的价格不过区区数百元人民币。

美帝耗费巨资精心打造的RQ-4B全球鹰量产成本约为3500万美元，实际研发成本高达1亿2320万美元，而升限仅为1.8万米，也就是18公里。

中国的蝙蝠状无人机重量很轻，虽然不像全球鹰那样重达14吨，可以携带大量尖端侦察设备，但它飞得更高，更不容易被察觉，监测的地面范围更广，却一样能实现全球鹰的许多侦测任务。而且，一旦使用蜂群技术，采用“蜂群侦测”，其通信系统与天链等诸多不同高度的卫星星座相连，再传输回地面，可以实现24小时不间断观测，还对特定目标区域具有短暂回访能力。这些都是全球鹰无法做到的。

在临近空间进行了大量有关电磁方面的研究与实践后，近日，中国又打破常规，提出了“一种在临近空间电磁发射卫星的系统和方法”。

这种前无古人的创新专利已经在中国专利公布公告网上进行了公示。该项专利的申请人为上海宇航系统工程研究所。

上海宇航系统工程研究所成立于1984年，是上海航天运载火箭总体设计单位之一，同时也是航天上海基地载人飞船、探月工程的技术抓总研制单位。主要从事运载火箭、载人航天工程、应用卫星和月面巡视探测器的研究与设计。研究生待遇还可以，以2022年招聘的电气总体设计师为例，月薪1.2-2.5万左右，有志于中国航天事业的小伙伴们可以关注一下。

根据公布的该项专利说明书，这是一整套发射技术，包括飞艇系统、电磁发射系统和卫星系统。电磁发射系统布设于平流层飞艇系统下方，用于为卫星提供进入低地球轨道空间所需的速度，包括发射控制系统、直线电机驱动系统、直线加速轨道系统。

其发射过程大致如下：

首先，在平流层飞艇上装载携带电磁发射系统和卫星。

其次，让充满惰性气体的平流层飞艇升空，一直升至30公里高度。此时，使用螺旋桨来保持姿态稳定。

再次，精确调整卫星发射轨道的入轨倾角，稳定角度并调整好发射仰角，启动电磁发射系统，将卫星发射进入近地轨道。

由于目前发射轨道长度有限，仅有100米左右，故此，该电磁发射系统暂时只适用于微小卫星的发射，其卫星的重量有一定限制，总重量不宜超过10公斤。此外，由于卫星载荷有限，无法变轨，在试验阶段只能发射倾角大于该发射点纬度的卫星，无法发射小于该纬度的小倾角卫星。

不过，随着发射轨道的增加，以及发射能量的提升，卫星的载荷也会进一步得到提高。在载荷增加的基础上，适当给卫星增加一些动力部分以适应变轨要求，也是有可能实现的。当然，这取决于卫星的价值。

通过电磁系统发射卫星，其效率很高，就像一发发的电磁炮弹被打出去一样，这是常规的火箭卫星发射技术所无法比拟的。而且，其发射成本比传统方式廉价太多了，特别适用于大规模的微小卫星星座的布设与替换。

当中国的天链、鸿雁等诸多卫星星座全部建成后，那种低成本的星地通信将成为现实。

这套电磁系统要归功于马伟明团队。

马伟明是中国电磁弹射之父，34岁破格晋升教授，38岁成为博士生导师，41岁当选中国工程院最年轻的院士，42岁晋升海军少将军衔，曾荣获“八一勋章”，多次荣获一等功……

上世纪90年代初，我国在研制新型常规潜艇时，由于缺乏相应的电机系统，只能耗费巨资从国外引进十二相发电机。马伟明研究发现，国外进口的十二相发电机存在“固有震荡”的缺陷。当这种发电系统超过临界点时，会造成整个动力系统瘫痪，对潜艇造成致命威胁。

事关国防安全，容不得半点马虎。

当时，名不见经传的马伟明向国外供应商指出该问题，却遭到外国专家的严厉驳斥，他们傲慢地声称自己的产品根本不存在任何问题。

实际上，“固有震荡”是困扰电机界的国际性难题，许多外国专家没有解决方案。

马伟明被深深刺痛了，他暗暗下定决心，发誓一定要攻克这个难题。

当时，国家的科研经费相当有限，马伟明找到恩师张盖凡教授，表明了自己的想法，在张教授的全力支持下，也只凑到了3.5万元作为科研经费。

为了节省经费，实验室是20平米的洗脸间改造的。

如是，在艰难困苦的环境中度过一千多个日日夜夜，并分析了数十万组实验数据后，马伟明团队终于研制出了一种“带整流负载的多相同步电机稳定装置”，发明了带稳定绕组的多相整流发电机，从根本上彻底攻克了“固有震荡”的世界性难题。该项科研成果，后来荣获2000年度国家科技进步一等奖。

但马伟明团队并未止步于此，而是在艰苦的环境下，继续勇攀高峰，将创新做到极致，创造了一个又一个电磁领域的奇迹。

例如，第二批055大驱上即将配备的全电推进系统，全电推进系统具有占用空间小、做功效率高、电力供应更充足、动力系统噪音低等优点，非常适合新一代的055。由此，未来可发展成为全能舰，在5-10年左右的时间内，放眼全球无敌手。

又如，福建舰的电磁弹射系统，也得益于马伟明团队的研究贡献。

多年来电磁系统的研究开花结果，不但应用于潜艇、水面舰只，随着时代与科技的发展，还可以应用于天空、应用于太空。

那么，承载卫星电磁发射的平流层飞艇是不是很简单呢？有没有技术门槛？

显然，这可不是普通的飞艇。这种飞艇系统也是一种特殊的发明创造，是一种可以实现微小型卫星自动化高效发射的全电飞艇。

其结构除了用于承载电磁发射系统和卫星系统的部分外，主要包括大型气囊及其支撑结构系统、基于柔性薄膜太阳电池阵及储能装置的能源系统、气动舵面及飞行控制系统、任务管理系统、电动螺旋桨推进系统等等。

这也是一种发明专利呢。

有了这些基础技术的支撑，我们不妨再设想和展望一下，未来的太空发电站通过微波等方式将能量传输至千千万万的低轨星座卫星，然后这些卫星在与地面各大移动终端进行通信联络外，还将接收到的微波转化为——电能，只要连接，无论身处何处，时时刻刻都能实现“充能”。

于是，地面上快速移动的车辆，天空中的无人机，乃至大型民航客机，乃至千家万户，乃至每个人的手机，在未来都可能实现全天候不间断“移动充能”。

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