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航天快速发射需求研究 摘 要： 首先以空间系统的脆弱性、航天放射的成本和技术发展为切入点，阐述了发展航天快速放射的必要性，剖析了航天快速放射的现实需求；其次以自然灾难、局部斗争为例，论证了在突发事务中航天快速放射的重要地位和作用。通过对卫星调集数量和放射打算时间进行统计分析，得出现有航天放射水平无法满意需求的实力缺口。 关键词： 空间系统； 航天快速放射； 突发事务； 需求分析 中图分类号： TN927+.234； V57 文献标识码： A 文章编号： 1014373X19012503 Study on demand of space rapid launch LI Mingze1， CHEN Jingpeng1， BAI Guoyu1， SU Yongzhi2 Abstract： The space system vulnerability as well as the cost and technological development of space launch are analyzed in this paper. The necessity of space rapid launch is expounded. The practical needs of space rapid launch are analyzed. Taking the natural disaster and local war as examples， The important status and role of space rapid launch are demonstrated. It is pointed out that the existing space rapid launch level can not remedy the capability gap through the statistical analysis of satellite concentrated amount and launch readiness time. Keywords： space system； space rapid launch； emergency； demand analysis 0 引 言 航天技术的发展使卫星得到了广泛的应用，局部斗争中的战略战术支持、地震洪水中的通信保障，都展示了卫星无可替代的实力。这些事务的典型特点是突发性强且持续时间短，无法做到事前有效应对，要求在较短的时间内快速做出反应。传统航天放射侧重于对长期安排的处理，但是应对突发事务，依靠传统的航天放射方式，产品从研制到放射时间短则23年，多则510年，放射场打算工作短则1个月，多则数个月，已经远远不能满意突发状况的须要。此外，传统航天放射的卫星功能困难，卫星的寿命周期较长，每次放射都须要投入大量的成本，在临时的任务中应用传统航天放射方式显得不合适。因此，迫切须要一种快速放射方式，以提高效率、降低成本，充分应对突发状况，克服传统航天放射的不足。 航天快速放射巨大的应用价值，使其成为航天领域探讨的热点。对于其需求的探讨，国内的学者13都提出了自己的观点，但是对于为什么须要航天快速放射、航天快速放射的应用定位模糊。例如，受美国“空间快速响应”的影响，将航天快速放射的需求仅限于支援战场指挥官的战术方面，而忽视其在自然灾难等方面的应用。对于需求的表述，局限于定性层面，而缺少统计分析。这对于发展航天快速放射，不够全面也不够深化，难以覆盖航天快速放射的实际需求。 本文针对现在航天快速放射需求探讨中存在的问题，通过对航天快速放射的现实和应用需求进行分析，力求在最大程度上阐述航天快速放射的潜在价值，使读者对航天快速放射的需求有更清楚的相识。 1 发展航天快速放射的现实需求 1.1 空间系统的脆弱性 空间系统的脆弱性可归纳为以下三个方面：敏捷性差，易受损，不行修理。空间中的航天器基本上根据天体力学的规律运行，航天器不能像航空器那样随意变更轨道。机动变轨往往只能小角度的变更轨道倾角，并且消耗大量的推动剂，变轨会对卫星寿命造成不行逆的影响。受轨道动力学的限制，卫星变得有“迹”可循，且卫星不存在隐藏性，很可能遭遇到攻击。卫星为了减轻放射重量，会尽可能又薄又轻，一小片空间碎片都会造成卫星的终结，并且卫星失效后，无法修理。航天快速放射可保证空间系统的完整性，增加空间系统的生存实力。如在2022年4月29日，俄罗斯在轨的惟一一颗侦查卫星“宇宙2045”突然从轨道上脱落焚毁，致使俄罗斯出现了侦查空白，好在俄军方在5天后快速放射了一颗替代卫星，弥补了空间系统的漏洞。 1.2 成本费用的考虑 受应急需求的驱使，航天快速放射相对传统航天放射，飞行器的研制周期和放射周期短，大幅度缩减了人力成本。此外，航天快速放射系统设计生产采纳商用化器件，大幅度降低了研制成本。相比传统航天放射的卫星，航天快速放射的卫星只依据详细状况执行特定的任务，卫星设计寿命短，功能精简，不追求全面高性能4，只需满意特定任务的指标即可，具有“管用够用”的特点；若不能满意要求，可以再快速补打一颗。航天快速放射卫星的性能成本关系如图1所示。从图1中可以看出，随着性能的增高，卫星投入的成本也相应增多。传统卫星具有高成本高性能的特点，与其相比，快速放射卫星的性能指标要低于传统卫星，但是其费用支出缩减的更多，其费效比要远高于传统航天放射的卫星。 1.3 新技术的发展 进入21世纪以来，世界各国的新型运载火箭完全突破了原来在导弹基础上发展所带来的限制，采纳了大量先进的智能化、自动化技术进行总体设计，星箭接口通用化、卫星平台模块化，长期存储技术、自动判读等技术的应用为缩短放射时间带来了可能。同时，结构简洁、牢靠性高、运用便利是航天器的发展趋势，如日本在2022年9月14日放射胜利的爱普斯龙火箭，采纳智能的自主检测系统5，如图2所示，运用两台计算机即可完成火箭的测试，大大简化了火箭的打算工作，其在放射区的打算时间不到24 h，极大地促进了快速放射技术的发展。 2 突发事务中的应用需求 2.1 自然灾难 重大自然灾难发生时，以遥感卫星、通信卫星、导航卫星组成的“太空救援队”，为救灾指挥、次生灾难预防、灾难评估以及灾后重建供应大量的信息6。由于种种缘由，一个国家部署的卫星数目有限，无法满意灾难发生时爆炸式的信息要求。以汶川地震为例，在抗震救灾中我国向欧洲航天局、美国地质调查局、加拿大航天局、日本宇宙航空探讨开发机构、印度空间探讨组织等11个主要航天机构的20颗遥感卫星提出卫星数据观测申请。汶川地震卫星调用状况如表1所示。通过表1可以得出三条结论： 目前中国在轨运行的遥感卫星数目远远不够，在突发灾难面前难以对灾区实现全面覆盖，只能向他国提出救援申请； 中国向国际社会提出卫星恳求后，国际社会仅向中国供应12颗遥感卫星，无法满意卫星数目的要求； 用于抢险救灾的通信卫星数量较少，他国拒绝供应这方面的支持。 在雅安地震中，中国同样向他国提出了卫星申请78，其卫星调集状况如表2所示。从表中分析可知，与汶川地震相比，其调用的国际卫星数目明显削减，缘由是中国部署的卫星数目较多，对于国际卫星的需求减弱。在这次地震中，中国通过紧急机动变轨调动了实践九号等5颗遥感卫星，停止了这些卫星的其他业务，特地为抗震救灾服务。 向他国提出卫星申请受到政治、经济因素的制约，信息共享受制于人，须要国际协调，降低了时效性。此外，通信卫星数目的限制极大降低了抢险救援的绽开。通过机动变轨的方式来应对突发事务，会损耗卫星珍贵的燃料，对卫星的寿命产生不行逆的影响，在灾难发生时快速补充空间卫星，特地为抗震救灾服务，实现卫星的应急通信与应急监视，缓解在轨卫星的高负荷状态。 2.2 局部斗争 现代高技术局部斗争是海陆空天一体化的斗争，这种斗争的特点之一就是充分利用卫星9。作为侦查、通信、导航、预警的有效手段，卫星被称为作战效能的“倍增器”。为了满意斗争对空间系统的要求，往往会在战前部署大量卫星，必要时还会进行应急放射。以当代发生的四场局部斗争为例，其卫星应用状况如表3所示。从表3可以分析出，现代发生的四场典型局部斗争，斗争中都有快速放射卫星的状况。从放射的次数来看，快速放射频率主要受两个因素影响，一是空间中部署的卫星数量，二是斗争的打算时间。如伊拉克战前部署卫星数目较多，所以快速放射的卫星数量较少；而在海湾斗争中，战前投入的卫星较少，所以进行了多次快速放射；在阿富汗反恐斗争中因为受打算时间的限制，仅仅放射了一颗，而在其他斗争中均放射了多颗。 随着现代斗争信息化的推动，对于卫星的需求会越来越多，比较典型的是伊拉克斗争，总共动用的卫星多达157颗，即便如此，在斗争期间仍旧放射了2颗卫星。此外，卫星的部署最好在斗争打算期间内完成，从科索沃和海湾斗争的对比可知，科索沃在打算期间内部署的卫星没能满意需求，在斗争期间又紧急放射了5颗卫星。 从单颗卫星平均放射所用时间来看，如图3所示，单颗卫星平均放射所用时间=斗争打算时间/放射数量。四大局部斗争在打算期间内每颗卫星平均放射所用时间在40天左右，在斗争进行中每颗卫星的平均放射时间较短，在20天左右。说明在斗争进行中对快速放射的需求较强，要求在20天之内将卫星放射出去。此外，放射打算时间受空间中卫星数量的影响，空间中卫星数量较多，能够满意军事支援，则对于卫星的需求较弱。反之，则须要在较短时间内进行多次放射，相应的快速放射水平也要提高。 在四次局部斗争中放射的卫星，包括导航定位、通信、预警、侦查、气象等多种类型的卫星，既有对原有失效卫星的替换，也有对原有空间系统的补充，既有战略星，又有战术星，所以现代局部斗争对于卫星除了有数量上的要求外，还有需求范围广、类型不确定的特点，须要地面刚好满意多样化的卫星需求。 综上所述，在战前打算期间和斗争期间进行快速放射补充空间卫星是局部斗争不行避开的状况，须要调用大量的、多类型的卫星供应战役战术支持。在打算时间上，反恐斗争的打算时间为25天，三大斗争的平均打算时间为190天，以现代斗争的特点推算至少要在空间中部署一一百零一零一颗卫星，在空间中长期保持如此众多的卫星开支巨大。这就要求在较短的时间内完成航天器的生产研制，将航天器快速放射入轨，对航天器提出了快速进入空间的要求。 3 结 语 航天快速放射具有完成任务高效、成本费用低廉、关键技术前沿的特点，是将来航天放射的发展方向。本文对航天快速放射的现实需求和应用需求进行探讨，重点以自然灾难和局部斗争为例，通过对卫星调集状况和打算时间的分析，得出现有航天放射水平无法满意需求的实力缺口，指动身展航天快速放射的必要性和紧迫性。 航天快速放射的需求是多方面的，放射水平也受到多种因素制约，因此还须要在以下三个方面做进一步的探讨： 进一步拓宽航天快速放射的应用领域； 通过成本、技术上的论证，延长航天快速放射的优势； 在统计分析上，还需驾驭大量足够的数据，拟合快速放射水平。 参考文献 1 李洪良.航天器应急放射需求与技术分析D.北京：装备学院，2022. 2 庞建国，陈志敏，叶正茂，等.基于快速测试放射的放射场保障技术分析J.导弹试验技术，2022：4043. 3 果琳丽，高朝辉，张琦，等.关于发展快速进入空间技术的战略思索C/快速空间响应系统技术研讨会论文集，2022：2329. 4 张小义，时公涛，任全，等.快速响应空间发展与启示J.空军装备探讨，2022，6：16. 5 张铧予.日本“艾普斯龙”火箭首飞及后续发展分析J.现代军事，2022：4244. 6 宋丽芳，陈全育.中国卫星助力抗震救灾J.太空探究，2022：811. 7 贠敏，葛榜军.从汶川到雅安，卫星离我们有多远J.卫星应用，2022：6567. 8 翟边，王舒颖，邱学雷，等.全力提升空间数据自给率，增加我国空间信息产业国际竞争力：我国胜利放射高分一号开启高分专项全面建设阶段J.国防科技工业，2022：2325. 9 李健，葛本利.浅析卫星在现代斗争中的作用J.数字通信世界，2022：5255. 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页