一 临近空间卫星发射技术（1 / 2）

长江气象研究所一间职工宿舍内，叶蒙靠着床头玩游戏，室友高晨宇刷着短视频。只听高陈宇说道：

“哦呦，牛x啊！临近空间卫星发射技术。”

“嗯？”叶蒙抬起头，“临近空间？是用飞机还是飞艇发射卫星？”

“飞艇，就是用飞艇将卫星运到高空大气层，再用电磁推进技术发射进太空，不过现在只是申请了相关专利。呵你小子，一说到你的专业就亢奋了，专心打你游戏吧，小心被举报。”

高晨宇忍不住吐槽，却见叶蒙放下手机问道，“专利具体内容是啥？”

“短视频哪有什么具体内容？赶紧打你游戏，这不坑队友么你这是！”

叶蒙同学却不顾警告，直接退出游戏界面，开始搜索这份专利内容。

“哎！谁做你的队友真是倒大霉了。”

由于这种专利只是大致描述技术方案，不涉及技术细节，所以叶蒙很快就看完了。然后高晨宇问道，“看完了？有啥发现没？”

叶蒙说，“似乎发射的是十公斤级别的小卫星，说实话这么小的卫星作用不太大，连星链那种小型卫星都有两百多公斤，但也只能在近地轨道运行。”

“那以后发射大型卫星不就行了？”

叶蒙摇摇头，“很难实现。”

高晨宇狐疑道，“你确定？知道这项专利申请人是谁么？马明院士啊！对你来说难的技术对人家电磁真君可未必。”

大名鼎鼎的中压直流综合电力系统、电磁弹射、电磁阻拦，还有快装备的电磁炮，都是马明院士搞出来的。因为在电磁领域的巨大贡献，大神也被网友戏称为电磁真君。常看新闻的叶蒙不会不清楚这点。

“我不是指发射卫星的电磁技术搞不出来，而是很难造出对应的载具飞艇。”

“为啥？”高晨宇凑过来，“给我科普下呗，飞艇专家。”

叶蒙读书期间做的是飞艇方面的研究，而飞艇在现代应用面很窄，只有高空科学实验、气象监测等少数领域会用到。叶蒙毕业后进入气象研究所，做的就是用于气象监测的飞艇研制和维修工作。而室友高晨宇本身是气象学专业的，并不懂飞艇技术。

叶蒙解释道，“原因总体来说就是，飞艇很难做大。”

临近空间是两万米以上高空，两万米处的空气密度只有海平面的十分之一不到，氢气球飞到这还好说，而搭载各种设备的氦气飞艇飞到这就很勉强了，所以临近空间卫星发射的高度不会明显超过两万米。

而地球大气层太厚，即便卫星在两万米发射，穿越大气层也会消耗相当多能量。另外卫星要成功发射至少需要达到第一宇宙速度才行，这个速度是二十几马赫。如果要将卫星直接发射到轨道上，初速要远超第一宇宙速度。

就算电磁推进可以实现这么高的初速，这种方案很不划算，所以更可行的方案是用一枚小火箭搭载卫星，先用电磁推进将火箭以二三十马赫初速发射出去，火箭到高空后再点燃，然后将卫星送入轨道。

这种卫星只能是小型卫星，因为火箭有效载荷比一般只有一两个百分点，哪怕临近空间发射的火箭能将载荷比提升一个量级达到五分之一，对于重量超过一吨的大中型卫星，火箭总重也超过五吨。如果要将五吨物体加速到二三十马赫，这种电磁推进装置也太大了。

现在的电磁炮弹的最大重量也就一百多公斤，并且初速还不到一马赫。在军舰上测试的电磁炮弹初速可以接近十马赫，但重量也就十公斤。而电磁炮或者电磁推进是个系统，其中一个核心部位就是动力装置。用于电磁推进的动力装置需要相当高的功率，以军舰为例，其动力装置重量已经超过百吨，是炮弹重量的近千倍，就算用于临近空间发射的动力装置重量可以降得更低，但包含动力装置的电磁推进系统总重与发射火箭重量之比怎么也得超过一百倍。

以五吨火箭为例，其推进系统重量会超过五百吨，而发射卫星的飞艇上不会只有电磁推进装置，其余附加装置重量再一加，重量超过一千吨都不奇怪。

而目前飞艇最大载荷也就几十吨，要实现载荷一千吨飞艇的跨度未免太大。所以发射的卫星重量降低一个量级，达到一两百公斤还差不多。这样粗略算下来飞艇载荷可以降到一百多吨。

一百多吨载荷看起来像是使把劲就能实现的，但其实完全不是那么回事。因为飞艇载荷都是按低空载荷来算的，而临近空间发射卫星的飞艇需要在两万米高空还能达到一百多吨载荷，按空气密度比来算，其低空载荷也要达到近两千吨。

这还没完，过去飞艇的有效载荷比不到十分之一，现代飞艇由于技术进步可以达到五分之一以上，但总浮力也有万吨。

万吨飞艇！开什么玩笑？

以上还是较乐观估计，实际飞艇很可能更重。就算技术上实现了，所需的氦气也是天量，毕竟氢气易燃很危险，而氦气在地球上很稀少，价格昂贵，万吨级飞艇的氦气费用将是天价。而飞艇起降也需要释放和补充氦气，导致氦气消耗量更高，除非在飞艇上配备液氦制作装置，但这样飞艇总重又增加了。另外飞艇平时会不断漏气，也需要不断补充氦气，这样仅飞艇运营费用都会很贵。

而用临近空间发射卫星技术的初衷是，这样的火箭重量很小，理想情况下每次发射只要多消耗点儿电费以及燃料就行，可以做到很低的成本发射，但现在看来，其发射成本很难降下来，可能最终还不如可重复发射火箭。

听完这些，高晨宇想了一会儿才缓缓道，“听起来是这样的，那为啥还要申请这项专利？”

叶蒙说道，“我只是从成本的角度来分析这项技术不划算，并非技术上造不出来。申请专利也不需要很严格的技术方案，只要有一定可行性就行。而且成本说不定以后能降低呢，或许电磁推进装置能够小型化，又或许能造出便宜的巨型飞艇。”

“巨型飞艇的成本还能降？只要地球还归牛顿管，巨型飞艇要的氦气就没法减少吧，而地球上氦气就这么点儿，价格还怎么降低？”高晨宇疑惑道。

氦气很轻，大多击中在大气层表面，这部分氦气是没办法获取的，能获取的氦气基本来自地下氦矿，但总量极其稀少，还主要在美国。

“是啊，用氦气是很难了，除非——”叶蒙顿了顿，说道，“用氢气。”

“你可拉到吧，就氢气那玩意，做个小气球还差不多，做成大飞艇，做一艘就给你烧一艘。”高晨宇忍不住吐槽，然后他也没兴趣继续关注这个话题，就自顾自地转过去玩手机了。

叶蒙没有回话，只是看着前方，陷入沉思当中。

他学飞艇的第一节课就是介绍飞艇发展史，一百年前是飞艇最兴盛的时代，一两百米长的大飞艇比比皆是，但这个飞艇时代还没持续多久就因为兴登堡号烧毁戛然而止。