不用火箭,将卫星“甩”进太空?美国公司离心机发射系统完成首飞

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不用火箭,将卫星“甩”进太空?美国公司离心机发射系统完成首飞

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试想一下,如果我们能做一个弹弓,不用通过火箭就可以把卫星送上太空。是否可以?这个想法听起来有点科幻(荒诞),甚至是技术上的倒退,但这正是美国一家名为“SpinLaunch”的公司正在做的事情。该项目背后的想法是放弃使用昂贵、危险的化学推进剂火箭,如果成功,它可以实现低成本、环保的小型卫星发射,每次发射成本低至500,000美元(SpaceX的Falcon9A发射成本6000万美元)。

据CNBC报道,Yao上个月(10月22日)在新墨西哥州的美国太空港使用其原型电动发射系统进行了首次发射测试。

其实很多人在几年前看到SpinLaunch的发射系统后,都怀疑这家公司是不是用PPT来赚钱的。他们没想到它一眨眼就进行了试射测试。不使用火箭是否可以将卫星送入太空?

不用火箭能把卫星送上太空吗?

众所周知,过去发射卫星需要火箭。但火箭发射成本高昂且对环境有害,因为单次发射会产生数百吨二氧化碳并向大气中释放有害的一氧化二氮。另一方面,Yao提供了更具可持续性的发射系统,同时也设定了“以行业最低成本”提供卫星发射服务的目标。

SpinLaunch的发射系统叫做亚轨道加速器,他研制的系统不依赖火箭燃料,而是使用电力、动能和离心机。

整个离心机由一个重达1000吨、直径100米的钢制真空室组成。在离心机的中间,有一个长达数十米的摆臂。摆臂的一端用于固定待发射的航天器。空气在发射前被吸出腔室以创造低摩擦环境。然后离心机的马达使航天器旋转加速长达一个小时。当航天器的速度达到每小时8000公里左右时,发射机构就会断开航天器的绳索,使其从发射口发射到离地面60公里的高空。

虽然距离地面60公里的高度还没有到达卫星轨道,但是60公里的空气稀薄,阻力小,所以发动机燃烧一分钟,足以让飞船提升到轨道速度大约每小时28175公里。另一次燃烧仅持续了10秒,并帮助航天器滑入了环绕地球的轨道。

它的原理很简单,类似于运动员在田径场上扔铁锤。它利用高速旋转增加动能,最后抛出。理论上,只要自转加速时间足够长,最终的飞行速度就有可能突破地球引力的束缚,飞向太空。与传统火箭发射所需的200吨燃料相比,该加速器可将燃料消耗降低4倍,成本降低10倍。只要功率足够,发射器就可以源源不断地将物体送入太空轨道。

一个“大胆而疯狂”的太空计划!

SpinLaunch于2014年由JonathanYaney创立。和许多太空企业家一样,亚尼一生都对宇宙着迷。但直到2014年,在成为一名连续创业者后,他才试图将自己的热情转化为职业。一家初创公司TitanAerospace在2014年被卖给了谷歌。当他在寻求投资创建一家媒体公司失败后思考下一步该做什么时,他无意中想起了杰拉德。杰拉尔德·布尔的“竖琴计划”——使用超级大炮将物体射入太空轨道,即不用火箭也能进入太空。

所以这家伙设计了一个动能发射系统,可以将子弹大小的物体旋转到超音速。带着这个有前途的概念(PPT),他找到了几个天使投资人,拿到了少量资金。

有了启动资金,是时候组建团队了。乔纳森在2014年底给他的老同学瑞安汉普顿(RyanHampton)打电话:“我有400万美元和一个疯狂的想法,来吧?”接下来的焊接工作。

Jonathan有一个想法,Ryan可以实现它,但需要一些来自航空航天行业的工程师。原来,几个月后,乔纳森在莫哈韦沙漠边缘找到了一些正在测试火箭的大学生,圣地亚哥州立大学大三学生大卫·雷恩被聘为高级机械工程师。SpinLaunch的初始团队已经完成。

因为造离心机的报价太贵,SpinLaunch决定自己造。历时8个月建成世界第六大直径的真空室,到2016年,第一台离心机建成,虽然它的直径只有12米。在接下来的几年里,他们继续测试和改进。有了样机和测试数据,钱自然就来了。迄今为止,SpinLaunch已经获得了1.1亿美元的投资,投资方包括谷歌(GoogleVentures)、欧洲空中客车(AirbusVentures)、凯鹏华盈等风险投资公司。

目前,SpinLaunch的原型已经更新,高度达到了50米。在10月22日的第一次试射试验中,实验弹成功推上天空。不过具体的载重量和飞行高度还没有对外公布,SpinLaunch表示第一次测试只用了系统满功率的20%左右。在接下来的6-8个月内,SpinLaunch计划进行大约30次类似的试射,最终目标是将200公斤重的物体发射到太空。

这东西有用吗?

不用火箭就能把卫星送上太空,这听起来真的很吸引人。一旦开发出来,每一次低成本发射都可能彻底改变小型卫星发射市场。但并非所有人都信服,一些物理学家担心设计的实用性,尤其是空气阻力的挑战。

最大的怀疑之一是航天器必须在离心机内承受极高的力。当航天器在离心机中高速旋转时,它会受到比重力强10,000倍以上的力。典型的火箭在发射过程中只能承受比重力强五到七倍的力。相信在一万倍的重力作用下,任何飞船都会被压垮,就连内部的电子设备也无法幸免。

还有航天器材料的坚固性。如何解决从真空环境中获得的初速度与地球表面浓密大气层之间的影响。如果飞船以跨音速抛出,从真空环境进入大气环境,就像人高速撞铁墙,飞船材料的韧性和重量之间可能会形成恶性循环。

在外界看来,SpinLaunch还有很多问题需要解决,发射系统何时可能完成也没有任何迹象。但从五角大楼的合同和数亿美元的风险投资来看,它的未来似乎是可以预见的。

以发射的飞船重量来说,意味着SpinLaunch将无法将更大的有效载荷送入轨道。毕竟,许多传统的火箭发射航天器的重量是吨,而不是磅。不过,Yao很可能满足美国空军和太空部队的安全需求,它们越来越需要将更小的卫星送入太空。特别是,可以在短时间内将更小、更不复杂的卫星发射到轨道上,甚至可能形成一个阵列。

最后,其实我有一个我找投资多年的计划——反重力飞行器。原理很简单:飞行器利用增压泵抽取暗物质,并在其周围形成真空力场来抵抗地球引力,使飞行器不受重力影响飞行。有兴趣的可以关注我,越投越好(都算你的原始股),一起为人类探索宇宙而努力。

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