内地研发电磁弹射火箭 据报2028年试验
发布 : 2025-11-20 来源 : 明报新闻网
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排水量8万馀吨的「福建舰」本月5日在海南三亚入列服役，成为中国第一艘，以及全球第二艘电磁弹射航空母舰，令外界非常关注中国的电磁弹射技术水平。据悉，中国正在积极研究将电磁弹射技术应用到各方面，除了军事用途之外，还计划以电磁技术来弹射航天火箭，以降本增效，在可重用火箭之外，开辟多一条技术路线。
综合内媒所说，内地研究电磁弹射技术相信至少已经有10多年，除了电磁弹射飞机之外，曾经和正在研究的各种应用还包括：电磁轨道炮、电磁弹射多管火箭炮、电磁弹射导弹、电磁弹射鱼雷、电磁弹射航天火箭等等。其中，后者尤其引人注目，被认为是内地航天业在可重用火箭技术方面努力追赶SpaceX之外，另行开辟的一条战线。电磁弹射航天火箭的方式，其实和电磁弹射飞机相差无几，都是利用电磁轨道来提供初速，令飞行器（火箭或飞机）未开动自己的发动机，便已经升空，从而节省燃料、提高载重量和航程等等。
只不过，航天火箭通常都比飞机重得多，飞行的高度也高得多，所以电磁弹射航天火箭的要求和难度，也会比电磁弹射飞机高得多。此外，电磁弹射航天火箭也不可能采用水平的角度。特别需要强调的是，电磁弹射航天火箭只属「帮补」，绝不可能单靠电磁弹射直接就将火箭或人造卫星发射进入轨道。
帮补火箭第一级
因为火箭或人造卫星要在低轨道环绕地球飞行，其速度至少要达到每秒7.9公里（宇宙第一速度）。现时美国和中国大陆的电磁轨道炮原型，最多也只能将20公斤重的炮弹加速到每秒大约2.5公里，亦即是大约7.5倍音速。这个速度与围绕地球飞行所需的每秒7.9公里相比，还不到后者的三分一，更不要说火箭的重量比炮弹高出不知多少倍。不过，由于火箭最消耗动力和燃料的，就是在离地升空以及在大气层之内飞行的阶段，火箭的第一级也是推力最大、体积最大、重量最重和成本最高的。
即使电磁弹射技术只能够提供一个升空的初速，「帮补」一下火箭的第一级，某程度上亦能够降本增效，尤其是对一次性火箭来说。内地积极研究以电磁技术来弹射火箭，其中一个主因正是在可重用火箭技术上迟迟未成熟，至今也只成功进行过高度10至12公里的发射和垂直回收（第一级）试验，与商业发射需要的至少100多公里高度垂直回收还相差很远。
料可显著降发射成本
内媒今年一再报道，指北京星河动力航天科技股份有限公司透露，其新型固体燃料火箭「谷神星二号」的研发已进入关键阶段，还正在四川省资阳市建设和调试配套的电磁弹射验证平台，目标是在2028年进行首次电磁弹射火箭发射。有说这个计划还获得资阳市政府和中国航天科工集团有限公司的支持和合作。传闻这个基于超导磁浮技术的电磁弹射验证平台的设计目标是，能够将火箭加速至超音速来弹射升空。这样，火箭在升空和低空阶段便可以省下大量燃料，从而令载重量比传统化学燃料火箭增加一倍以上，而发射成本则降低60%至70%。当然，这些数据应该属于偏向乐观的估计或推测，未必可以尽信。毕竟，预期大约3年后才达成的科研目标，其实已属较高难度。
传闻现时内地研究的电磁弹射火箭轨道有两种设计。其中一种是倾斜轨道，有可能会依著山坡来建造。这种轨道相当长，可能达到公里级，目的是让火箭在较长时间内逐渐加速至高速才脱轨升空，以尽量提高其有效载荷。这种电磁弹射轨道比较适合中型和大型火箭。另外一种是垂直轨道，其长度会短得多。它的好处是占用空间小，结构设计相对简单。但缺点是，弹射火箭的初速不会太高，只适合小型火箭和快速发射任务。当然，不论是倾斜轨道还是垂直轨道，电磁弹射技术要真正应用于航天火箭，还需要解决不少问题。因为相对于燃烧化学燃料，以电磁轨道将火箭弹射升空的时间仍然是很短暂的，若要在这么短的时间内将火箭由静止加速至超音速，必然会为火箭带来极大的冲击力。如何确保火箭以及搭载的卫星或太空船不会在弹射过程中解体或损坏，还有太空人不会受伤，乃是第一大难关。第二，这些电磁弹射轨道的寿命有多长，可以弹射多少次才报销，亦会直接影响到电磁弹射火箭的经济效益。第三，电磁弹射轨道的超强磁场，会否影响到火箭、卫星、太空船内的某些仪器，令它们完全失灵或者准确度大跌。这些都需要大量的测试来验证。
笔者个人认为，若将电磁弹射火箭升空的速度要求降低至时速几百公里，并在初期只限于发射低轨道卫星等无人航天器，会比较容易解决技术和安全性问题。但当然，代价就有可能是经济效益相对没有那么突出。
综合内媒所说，内地研究电磁弹射技术相信至少已经有10多年，除了电磁弹射飞机之外，曾经和正在研究的各种应用还包括：电磁轨道炮、电磁弹射多管火箭炮、电磁弹射导弹、电磁弹射鱼雷、电磁弹射航天火箭等等。其中，后者尤其引人注目，被认为是内地航天业在可重用火箭技术方面努力追赶SpaceX之外，另行开辟的一条战线。电磁弹射航天火箭的方式，其实和电磁弹射飞机相差无几，都是利用电磁轨道来提供初速，令飞行器（火箭或飞机）未开动自己的发动机，便已经升空，从而节省燃料、提高载重量和航程等等。
只不过，航天火箭通常都比飞机重得多，飞行的高度也高得多，所以电磁弹射航天火箭的要求和难度，也会比电磁弹射飞机高得多。此外，电磁弹射航天火箭也不可能采用水平的角度。特别需要强调的是，电磁弹射航天火箭只属「帮补」，绝不可能单靠电磁弹射直接就将火箭或人造卫星发射进入轨道。
帮补火箭第一级
因为火箭或人造卫星要在低轨道环绕地球飞行，其速度至少要达到每秒7.9公里（宇宙第一速度）。现时美国和中国大陆的电磁轨道炮原型，最多也只能将20公斤重的炮弹加速到每秒大约2.5公里，亦即是大约7.5倍音速。这个速度与围绕地球飞行所需的每秒7.9公里相比，还不到后者的三分一，更不要说火箭的重量比炮弹高出不知多少倍。不过，由于火箭最消耗动力和燃料的，就是在离地升空以及在大气层之内飞行的阶段，火箭的第一级也是推力最大、体积最大、重量最重和成本最高的。
即使电磁弹射技术只能够提供一个升空的初速，「帮补」一下火箭的第一级，某程度上亦能够降本增效，尤其是对一次性火箭来说。内地积极研究以电磁技术来弹射火箭，其中一个主因正是在可重用火箭技术上迟迟未成熟，至今也只成功进行过高度10至12公里的发射和垂直回收（第一级）试验，与商业发射需要的至少100多公里高度垂直回收还相差很远。
料可显著降发射成本
内媒今年一再报道，指北京星河动力航天科技股份有限公司透露，其新型固体燃料火箭「谷神星二号」的研发已进入关键阶段，还正在四川省资阳市建设和调试配套的电磁弹射验证平台，目标是在2028年进行首次电磁弹射火箭发射。有说这个计划还获得资阳市政府和中国航天科工集团有限公司的支持和合作。传闻这个基于超导磁浮技术的电磁弹射验证平台的设计目标是，能够将火箭加速至超音速来弹射升空。这样，火箭在升空和低空阶段便可以省下大量燃料，从而令载重量比传统化学燃料火箭增加一倍以上，而发射成本则降低60%至70%。当然，这些数据应该属于偏向乐观的估计或推测，未必可以尽信。毕竟，预期大约3年后才达成的科研目标，其实已属较高难度。
传闻现时内地研究的电磁弹射火箭轨道有两种设计。其中一种是倾斜轨道，有可能会依著山坡来建造。这种轨道相当长，可能达到公里级，目的是让火箭在较长时间内逐渐加速至高速才脱轨升空，以尽量提高其有效载荷。这种电磁弹射轨道比较适合中型和大型火箭。另外一种是垂直轨道，其长度会短得多。它的好处是占用空间小，结构设计相对简单。但缺点是，弹射火箭的初速不会太高，只适合小型火箭和快速发射任务。当然，不论是倾斜轨道还是垂直轨道，电磁弹射技术要真正应用于航天火箭，还需要解决不少问题。因为相对于燃烧化学燃料，以电磁轨道将火箭弹射升空的时间仍然是很短暂的，若要在这么短的时间内将火箭由静止加速至超音速，必然会为火箭带来极大的冲击力。如何确保火箭以及搭载的卫星或太空船不会在弹射过程中解体或损坏，还有太空人不会受伤，乃是第一大难关。第二，这些电磁弹射轨道的寿命有多长，可以弹射多少次才报销，亦会直接影响到电磁弹射火箭的经济效益。第三，电磁弹射轨道的超强磁场，会否影响到火箭、卫星、太空船内的某些仪器，令它们完全失灵或者准确度大跌。这些都需要大量的测试来验证。
笔者个人认为，若将电磁弹射火箭升空的速度要求降低至时速几百公里，并在初期只限于发射低轨道卫星等无人航天器，会比较容易解决技术和安全性问题。但当然，代价就有可能是经济效益相对没有那么突出。