24小时发射一颗卫星，中国快速补射技术和美国相比如何？

如果军用卫星被摧毁要怎么办？

在现代战争中，卫星在战场上的作用越来越大。在通讯、侦察等领域，军用卫星都能发挥巨大而且无可替代的作用。

所以在一场高烈度战争中，军用卫星将成为重点打击的对象，各种反卫星武器也在不断研制中。

（现代战争中军用卫星将发挥重要作用）

如果军用卫星被反卫星武器摧毁了，那要怎样才能补上这个缺口呢？这就需要使用到快速补射技术。

中国在快速补射技术上水平如何？和美国人相比怎样？

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快速补射，怎么才算“快速”？

快速补射技术的关键，就在于“快速”两个字上面。

当卫星被摧毁以后，相应的通讯或者侦察体系就会出现漏洞，而在尽可能短的时间内发射新的卫星，将这个漏洞补上，就能减少卫星被摧毁带来的损失。

有些读者可能会说，如果像星链卫星那样发射几千颗，那不就不用担心几个卫星被摧毁带来的漏洞了？

（星链卫星星座模式并不完全适用于军用卫星）

确实，星链卫星这种做法对于低轨通讯卫星来说是一个提高生存性的好办法，但这种方法对一些军用卫星来说并不适用。

比如说以美国“锁眼”系列侦察卫星为代表的大型侦察卫星，它能够达到分米级别的分辨率，而要实现这样的性能，“锁眼”侦察卫星付出的代价是百亿美元的单价。

虽然“锁眼”卫星价格昂贵，但是它超强的侦察能力是多少低成本小卫星都比不上的，这是质的区别，无法通过量来弥补。

光学成像的物理规律决定了“锁眼”这种大型侦查卫星无法被低成本小卫星替代，所以这种卫星再昂贵也要部署。

（“锁眼”这种大型光学侦察卫星是多少小型卫星都替代不了的）

这种一颗百亿美元造价的卫星，以美国军费之多也只能部署几颗，远远达不到星链卫星那么多的数量，来提高整个侦察体系的生存性。

还有一些比较特殊的军用卫星，也没法像星链卫星那样发射很多卫星来提高生存力，所以仍然需要考虑卫星被摧毁后如何补救的问题。

而卫星是通过运载火箭进行发射，所以快速补射技术的“快速”，更多地体现在运载火箭的发射准备时间上。

运载火箭是一种复杂的高技术装备，一般来说一枚运载火箭的发射都需要几个月的准备时间，包括载荷（也就是卫星）组装、调试、加注燃料、发射等步骤。

（运载火箭发射需要复杂的准备工作）

几个月的准备时间对于军用卫星的快速补射来说显然太长了，所以快速补射技术的关键，就在于缩短运载火箭的发射准备时间。

经过几十年的发展，运载火箭的准备流程已经比较成熟，在一般情况下，大部分流程的时间都没办法再进一步缩短。

所以要缩短运载火箭的发射准备时间，就要从两个方面入手。

一是通过改变火箭整体设计，直接取消一些发射准备流程，比如固体运载火箭就没有加注燃料这一流程。

二是通过新技术的运用，改变某一个流程的工作模式，从而大幅度缩短该流程的准备时间。这一方面的做法我们稍后再介绍。

通过不断的技术发展，目前中美已经将快速补射的最短时间缩短到了24小时，这可以说是名副其实的“快速”补射了。

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固体运载火箭——天生“快速”

快速补射技术中，固体运载火箭得到和广泛地使用。

相比起需要加注燃料等步骤的液体运载火箭来说，固体运载火箭在发射流程上大为缩减。

首先，固体运载火箭在出厂的时候，就已经完成了固体燃料的装填，也就是说不需要加注燃料这一个流程。

（液体运载火箭加注燃料是一件复杂的工作）

液体运载火箭加注燃料是一个复杂的流程，它不仅仅只是那几个小时打开阀门，往燃料罐中注入燃料而已。

在注入燃料以前，还需要进行几天的准备工作，包括连接管道、电气线路，一些使用低温推进剂的液体运载火箭还需要进行降温等措施。

相比之下，固体运载火箭在生产过程中，就已经将固体燃料浇筑成型，跟随火箭一起出厂，相应地，和燃料有关的调整测试工作也在生产厂家就已经完成。

所以只要维护保养到位，固体运载火箭随时就可以发射。

（固体火箭无需加注燃料，随时可也发射）

目前将固体运载火箭用于快速补射用途的主要有中国和美国，日本和欧洲虽然也研制了固体运载火箭，但其主要用于商业发射。

中国和美国对于快速补射用途的固体运载火箭提出了相当苛刻的要求——在24小时内完成准备工作并且发射。

事实上，这24小时大部分的时间需要用来把卫星装到火箭上面，少部分时间用来把火箭从仓库转移到发射工位上。

真正能用来检查和调试火箭状态的时间不多，这就要求固体运载火箭本身要有足够高的可靠性，在经过长时间的储存以后仍然能够正常工作。

在这个问题上，中国和美国都使用了洲际弹道导弹作为研发固体运载火箭的基础。

（米诺陶4运载火箭）

美国在民兵以及和平卫士两款洲际弹道导弹的基础上，研制了米诺陶系列固体运载火箭，成为美国进行快速补射的主力运载火箭。

以米诺陶4运载火箭为例，它的基础是先进的和平卫士洲际弹道导弹，这是一种比DF41还要大的井基固体导弹。

因此米诺陶4运载火箭可以将1.7吨重的卫星送入185公里高的近地轨道，这种运力在固体运载火箭里面算比较高的。

（长征11号运载火箭）

大家熟知的长征11号运载火箭，是我国在DF31弹道导弹的基础上，将昂贵的复合材料壳体更换为低成本的钢壳体，增加一个使用液体发动机的四级研制而成的。

四级使用的液体燃料是常温燃料，由于四级加注的液体燃料比较少，所以同样可以长期保存。

长征11号起飞重量58吨，可以将420公斤的卫星送入700公里高的太阳同步轨道，这是一种适合对地观测卫星使用的轨道。

长征11号的设计水平很高，日本的“埃普西隆”固体运载火箭起飞重量96吨，相同轨道运力只有225公斤，这还是使用了更先进的壳体材料的情况下。

（长征11号目前保持百分之百的成功率）

我国还有一种在研的快舟11A固体运载火箭，它的起飞重量为115吨，700公里太阳同步轨道运力达到了1500公斤，在运力指标上和米诺陶4运载火箭相似。

这是因为快舟11A是由快舟11运载火箭改进而来，而快舟11的技术和DF41洲际弹道导弹同源。

可以说，在24小时快速补射这一领域，我国和美国的差距不大，技术比较接近。

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创新带来的“快速”

固体运载火箭反应迅速，但是其运力比较小，在发射一些大型军用卫星，特别是尺寸和质量都比较大的军用侦察卫星时，固体运载火箭就显得不太够用了。

这时候就需要使用一款能够进行快速补射任务的液体运载火箭，从而完成大质量军用卫星的快速补射任务。

（大型卫星需要液体运载火箭发射）

我们前面有提到，缩短运载火箭发射准备时间的方法有两种，一种是改变火箭的设计从而取消一些发射流程，比如固体运载火箭取消燃料加注环节。

而另外一种办法是通过新技术的运用，改变某一个准备环节的工作模式，从而大幅度缩短准备时间。

长征8号运载火箭就将要使用这种方法，它将信息化管理技术融入了发射准备过程中的调试环节。

要让一枚火箭成功发射，就需要让火箭以尽可能好的状态进行发射，从而提高火箭发射的成功率。

（长征8号运载火箭）

所以就需要对火箭的各个设备进行调试，而这一过程需要的时间很长，如果能够缩短调试的时间，那对于减少火箭发射准备时间帮助非常大。

长征8号通过信息化管理技术，让各个设备的性能参数处于实时监控之下，这对于工作人员完成设备调试带来了很大的帮助。

工作人员只需要在相应的数据面板查询对应的设备参数，就能对实际状况有所把握，在调试设备的时候就有充足的数据作为依靠，自然就能加快调试的速度。

在多种新技术的配合之下，长征8号运载火箭将把准备时间缩减到一周，这一速度在液体运载火箭中相当快。

长征8号运载火箭可以将4吨的卫星送入700公里轨道，可以说又能快速发射，运力又比较高。

（Atlas 5“宇宙神”运载火箭）

美国液体运载火箭中快速补射主力是ULA（联合发射联盟）旗下的Atlas 5运载火箭，这是一款非常经典的运载火箭。

Atlas 5运载火箭服役到现在发射全部成功，这在发射数量超过50次的火箭中非常少见，足以说明Atlas 5运载火箭的可靠性之高。

事实上，Atlas 5运载火箭是美国唯一一款通过核安全认证的现役火箭，也就是说所有使用核电池的卫星，都只能通过Atlas 5运载火箭发射。

在Atlas 5运载火箭的高可靠性基础上，美国通过芯级通用化、接口模块化等技术运用，将原本6个月的准备时间缩短到1个月。

之后美国又进一步将Atlas 5运载火箭的准备时间缩短到两周，是美国现役准备时间最短的液体运载火箭。

（Atlas 5完全体构型有五个助推器）

虽然Atlas 5运载火箭的准备时间要比长征8号更长，但是Atlas 5运载火箭有更高的运力。

在完全体构型下，Atlas 5运载火箭可以将20吨载荷送入近地轨道，可以将8吨多的卫星送入同步转移轨道，运力相当于长征8号的三到四倍。

可以说，长征8号和Atlas 5运载火箭各有所长，长征8号准备时间更短，Atlas 5运载火箭运力更大。

美国著名的猎鹰9号运载火箭，由于其商业化理念和可复用设计，猎鹰9号运载火箭的准备时间缩短到1个月，也可以用于快速补射任务。

（使用可复用设计的猎鹰9号运载火箭准备时间只需要1个月）

不过由于猎鹰9号没有像Atlas 5那样针对快速补射进行过优化设计，其准备时间相比起Atlas 5的两周准备时间还是要长不少。

在运力指标上，猎鹰9号运载火箭倒是和Atlas 5差不多，只不过在复用模式下会损失一部分运力。

快速补射技术未来还将得到进一步的发展，除了以上几种运载火箭技术路线以外，随着我国“腾云”空天飞机的研制，未来空天飞机也将加入快速补射的行列中。

相信在我国航天事业不断进步下，未来我国在快速补射领域将会取得一项又一项新的技术成果，不断创下新的发射准备时间纪录。