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空间机器人吹响太空战号角中国已开始发力

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来源: 作者: 2019-04-05 23:40:50

自1957年苏联向太空发射第一颗人造卫星以来,太空已被各大军事强国确认为新的军事高边疆而争先占据。截至2015年,太空卫星总量已达1000多颗,其中我国有140多颗,位居全球第二,但是卫星技术发展到目前却遭受了一个瓶颈,使其在战争中作用发挥十分有限。

卫星能力的局限

这个瓶颈是卫星只能按照固定的轨道飞行。卫星在被火箭发射到一定高度后,因超出了第一宇宙速度(7.9km/s)而脱离了地球引力的限制,在真空中可以不停围绕地球做圆周或椭圆运动,由于这个速度初值是运载火箭赋予的。运载火箭与卫星脱离时开始,卫星都无法再对该速度矢量进行调剂,就只能沿着一个固定的轨道飞行。要想变轨到另外一个轨道上,就需要额外的动力。科学家们开始时在卫星上装上一些燃料,试图实现变轨飞行,但很快发现由于载荷的限制,燃料实际上只能有限地用几次来调剂卫星姿态就会耗尽了,远没法实现真正的变轨。燃料一旦耗尽,卫星的寿命也很快到头,特别是低轨卫星在不断地和大气层上部的空气份子摩擦下,致使预设轨道出现误差。误差长时间积累后,如果不用燃料进行轨道修正,就会失去控制,甚至成为太空垃圾。因此,如果能够对在轨卫星进行燃料补给,不但可以增加卫星寿命,还有可能实现机动变轨。

这项能力的实现在军事上的意义是十分重大的,例如,我国目前的光学侦察卫星与海洋监视卫星可以用于侦搜航母的本就不多,如果按照普通轨道运行,必须维持7天或14天的重访周期,才能进行较好地全球监视。这就致使作战时想侦察某一区域而卫星没在可用的位置,可侦察该区域时对手已逃走的为难地步。而一旦具有了卫星变轨技术,就可以临时调集数颗卫星对重点区域进行快速排查,一旦发现航母立即使用反舰弹道导弹攻击,那美军航母就再也不敢轻易驶入我反舰弹道导弹射程范围内。

太空里的多面手

实现这1目标的装置叫做空间机器人,它是一个运行在太空、拥有一定智能的,能够在空间自主逼近、绕飞、交汇、捕获合作目标和非合作目标卫星,可以对其进行修理、燃料补充、拆卸的太空机器人。也就是说,除补给燃料外,空间机器人还可以对故障卫星进行修理,这就大大减少了重复发射卫星耗费的本钱。另外,具有了自主捕获功能的空间机器人无疑还是一种进攻型武器,对敌国卫星捕获后使用武器或者机械臂进行破坏对毫无反抗之力的卫星来说是毁灭性的,而普通的反卫星武器虽然各国也进行过一些实验,实际上却只能对运行在低轨的卫星进行有限的攻击,远不能满足太空战的需求。例如美军标准-3导弹就只能拦截500千米以下目标,这小于大多数卫星的轨道高度。空间机器人还可以承担太空清洁工的工作,目前在环地轨道上,大约漂浮着很多太空垃圾碎片,移动速度到达28160千米/小时。如此高速,就算一块小的油漆碎片都会损坏其他卫星和太空装备及航天器,乃至是国际太空站。

2009年2月10日上午11时55分,美国铱星33与俄罗斯已报废的宇宙-2251卫星在西伯利亚上空产生相撞,导致两星报废,同时也将太空垃圾的危害第一次现实地出现在人类眼前。以往太空垃圾只能靠其在自主飞行一定时间后自行掉入大气层来处理,但这个进程很缓慢,往往需要几年。在宝贵的地球同步静止轨道高度35786公里附近运行的卫星一旦报废,就会一直运行在轨道而不掉入大气层,这就会成为永久垃圾,致使这1轨道再也没法使用。目前大多数导航和通信卫星都运行于这1轨道,这对人类的危害极大,而空间自主机器人研发成功后,这1困难将得到减缓。

吹响太空战的号角

美国于1999年提出了其轨道空间机器人计划——轨道快车计划,由波音、贝尔航空航天公司、诺斯罗普·格鲁曼公司等机构共同负责。2007年3月8日,美国“宇宙神”5型火箭携带“轨道快车”先期技术验证装置从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空,进行了为期4个月的自主交汇和停靠能力验证实验。这次实验中,维修卫星成功进行了交会、逼近、捕获、维修等一系列的技术验证。但是这次技术验证是在合作目标上进行的,因此并不能证明美军就具有了对任何其他卫星进行捕获的作战能力,因此其还并未完全到达全面掌握该技术的地步。

一旦美国全面掌握该技术,那我国的卫星和军事安全将会处于巨大的危险当中,而我国从上世纪90年代也开始了这方面的研制,目前已由航天5院完成了空间机器人大型机械臂初样结构臂力学环境试验,这也是空间机械人技术中最难的技术关隘,相信在不久以后,就可以看到我国对其进行太空环境下的技术验证实验。

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