喜欢航空航天的朋友们最近估计都关注到了一个令人振奋的消息吧——8月17日22点15分,长征六号改运载火箭在太原卫星发射中心顺利升空,接着成功将卫星互联网低轨09组的卫星送入预定轨道,发射任务算是圆满完成了。
这可不是个例,回头看看时间线,从7月27日到8月18日,仅仅23天的时间里,我国就顺利完成了九次卫星发射,平均每次之间不到三天。其中特别引人注目的是,这九次中有五次都是关于互联网低轨卫星的发射。
一波接一波的忙碌之后,一个明确的信号逐渐显现:咱们国家正以前所未有的速度,赶紧推动低轨卫星网络的布局。
这份紧迫感,主要来自中国星网和国际电信联盟(ITU)之间激烈的倒计时竞争。在低轨卫星领域,频谱和轨道资源本就稀缺又排外,为了防止一些技术实力不强的国家“只申不建”,国际电联制定了非常严苛的部署时间限制:申报星座后7年内至少要发射一颗卫星,9年内完成10%的部署,12年内实现50%,14年内要全部卫星都在轨道上。
照中国星网的打算,大概得布置1.3万颗低轨卫星,任务量可真是不小啊:到2029年前,得让大约1300颗卫星在轨运行;等到2032年前,卫星总数要增加到6500颗;到了2032到2034这两年,还得确保剩下的6500颗卫星全部发射完毕,全面部署到位。
这紧张的时间安排,促使咱们国家的航天发射步伐开启“快车道”——长征系多款火箭轮番上阵,任务接连不断。太原、文昌、酒泉三大卫星发射中心连续传出火箭发射的轰鸣声,卫星的批量生产也在稳步推进中,地面系统的调试和优化同样在有条不紊地进行着。整个产业链正以“小步快跑”的节奏,积蓄力量,迎接接下来的冲刺。
目前低轨卫星星座市场已经逐渐形成多国参与竞争的局面,而其中具有领先优势的,恐怕就是美国SpaceX的“星链”计划了。马斯克那帮人采取了“多量铺开”的做法,靠着大量卫星发射的方式,不仅抢占了宝贵的频谱资源,还加快了在全球范围内提供商业服务的步伐。
目前,星链已经在世界各地开始使用,甚至在战时通信方面也展现了不少实用价值。这个“抢先一步”的优势,悄悄地给像中国星网这些对手带来了不小的压力。
和星链一样在追赶的队伍里,还有亚马逊的“柯伊伯星座”。这个计划打算布置大约3200颗低轨卫星,目前已经借助美国联合发射联盟(ULA)和SpaceX的火箭,顺利发射了百余颗卫星。不过,柯伊伯的最大难题,就是发射资源有点捉襟见肘。
母公司底下的蓝色起源“新谢泼德”火箭,还没达到成熟阶段,搞不定大规模发射任务;而美国联合发射联盟的“火神”火箭,优先得满足军方的需求,没办法给柯伊伯提供稳定的支援。最终,柯伊伯只能靠竞争对手SpaceX的“猎鹰9号”火箭来帮忙,但能不能在限定时间搞定所有卫星的部署,还真是个悬念。
中国星网虽然也得应对产能和时间双重压力,但它的优势在于拥有从卫星生产到火箭发射的完整产业链自主操作,跟柯伊伯那些还得看别人的情况不一样。
不过,目前我国的航天发射还停留在“多箭齐发、临时调配”的阶段,比如长征五号乙、长征八号甲、长征六号改、长征十二号这些型号的火箭,都得“谁能发射就用谁”,这种方式虽然在紧要关头挺管用,但要说坚持得长久,显得不是那么靠谱。
型号多样化造成发射流程变得繁琐,成本也居高不下,调度压力跟着任务量的增加迅速上升。要把“频繁发射”变成“稳定的工业化生产能力”,成了中国星网必须攻克的一个重要难题。
想按时完成国际电联规定的节点目标,光靠多次发射估计是不行的,得靠提升每颗箭载卫星的重量以及研发能回收的火箭来打破局面。简单算一下任务的难度就能看出:到2029年要发射1300颗卫星,如果全都用长征五号乙火箭的话,那一年得搞30次;要是用长征八号甲或长征十二号,年发射次数也得达到34次;若依赖长征六号甲,频率得提升到差不多60次一年底,综合不同型号的火箭,一年大概也得36次左右。
到2032年,总共得部署6500颗卫星,月度平均发射量得达到76颗,比去年一年总发射量还多一倍多。如果全部用长征五号乙火箭的话,一年要发射90次;用长征八号甲或长征十二号的话,年均发射次数会超过100次;若多型号轮流用的话,差不多得达到110次左右。
到2034年,全部1.3万颗卫星部署完毕时,每个月得发射118颗卫星。即便用运力更强的长征五号乙火箭,也得年均发射142次;多型号轮流操作的话,次数还得超过170次。看得出来,光靠一款火箭几乎难以搞定这单庞大的任务。
于是,两个主要方向逐渐明朗:一是把每枚火箭的载星量提高到20-30颗,并且实现“月产百星”的卫星制造能力,把年发射频次控制在50次左右;二是加强可重复使用火箭的研发,形成“中型火箭每周发射、重型火箭每季度发射”的稳定节奏。
在现有的火箭阵容中,长征十二号可以说是特别出色——刚完成首次飞行不久就投入了实际任务,还曾创下“一箭九星”的辉煌战绩,被称为“目前在役最牛的光杆火箭”,而且它还能搞复用。到了2024年8月,我国已经搞定了直径3.8米的火箭垂直起降10公里的试验,这为未来可重复使用的火箭技术打下了坚实的基础。
民营航天公司也在加紧把脚步赶上,比如蓝箭航天完成了“朱雀三号”火箭的垂直回收试验,建元科技也成功做了海上平台回收的测试。虽然这些技术还在验证阶段,不过将来呢,有望在降低发射费用、推动技术快速更新换代方面起到关键作用。
要留意的是,国际电联的时限规定并不是死板不变的。今年,欧洲Rivada星座虽然没有按时发射,但凭借周密的资金安排、制造流程和发射方案,成功争取到了国际电联的豁免。这给咱们中国星网提了个醒:如果未来发射时间出现短暂的耽搁,可以通过提交详细的推进计划和证明公司实力,争取宽限。不过呢,豁免并不是万无一失的“保险”,毕竟持久稳定的发射能力和产能保障才是核心。
未来三到五年,咱们中国星网的实力能不能站稳脚跟,就看这段时间了。一方面,继续用现有的火箭来保持发射频率,确保任务不断;另一方面,得加快可回收火箭和大容量平台的研发步伐,虽然这条路看似不完美,但在时间紧迫的情况下,确实是最实在的办法。
毕竟,一旦失去低轨频谱和轨道资源,想再夺回来就不容易了。只有不断加快步伐,踏踏实实提升工业化水平,咱们的中国星网才能在全球低轨卫星竞争中站稳脚跟,为未来的航天通信领域争夺更多的话语权。