(三)商业航天军事应用价值日益凸显
为满足不断增长的军事航天需求,美国在进入空间、利用空间甚至控制空间多个领域,持续加大对商业航天资源与服务利用的力度。随着航天商业化步伐的不断加快,未来商业航天资源和服务将不断渗入军用航天领域,为军用航天装备与技术发展提供重要支撑。
进入空间领域。商业公司正式承担军事航天发射任务。目前,除美国近地轨道载人航天飞行已呈现完全商业化趋势外,美国SpaceX公司已获准承担美国军用卫星发射业务,可发射侦察卫星和第三代GPS导航卫星等军用卫星。
利用空间领域。商业卫星成为美军天基信息支援的重要力量。商业卫星在支援利比亚战争、曝光朝鲜、伊朗的导弹试验以及核设施等行动中,提供了大量高分辨目标图像,为美军提高定点打击效率及争取外交主动权提供了重要支撑。卫星通信方面,商业卫星通信占美军在海湾战争中卫星通信的20%,占美军在伊拉克战争中卫星通信的80%。导弹预警方面,美国正在积极开展在商业卫星上搭载预警载荷试验,计划在下一代“铱”商业卫星星座上搭载重10千克的杀伤评估载荷,以评估导弹防御拦截弹的杀伤效果。
控制空间领域。在空间态势感知方面,商业公司利用开发大数据管理软件方面的优势,为军方和政府部门提供空间态势感知服务,有效弥补空军空间态势感知能力的不足。在空间防护方面,借助商业卫星搭载军用载荷,已成为美国实施“弹性与分散式空间系统体系结构”的重要途径,将有效提升美军空间系统安全和抗毁性。此外,美国战略司令部开始在联合空间作战中心增加商业代表席位,加强军方与商业界的合作,及时调度和协调利用商业卫星资源服务空间军事行动。
(四)商业航天发展前景广阔,成为投资新热点
2016年1月,美国航天咨询机构TAURI GROUP发布题为《初创航天–日益增长的商业航天投资》报告。报告研究和分析了2000–2015年全球对初创航天企业的投资情况。报告显示,在此期间共计80多家初创航天企业成立,超过60家天使投资者和110家风投公司将资金投向初创航天企业;投资于初创航天企业的投资者数量一直呈现增长态势,由2000—2005年平均每年7家投资者增至2011—2015平均每年55家;2000-2015年,初创航天企业累计获得133亿美元的投资。2015年是创纪录的一年,初创航天企业共获得27亿美元,其中所获得的风险投资额为18亿美元,是前15年风险投资总额的1.7倍。一系列的数据表明一向被人们认为风险过高、收益过慢的航天领域正引起硅谷乃至全球投资界的广泛关注和青睐,逐步成为投资者眼中的热土。
技术创新活力持续高涨
空间技术创新热潮持续高涨,多项具有颠覆性影响的技术取得新进展,日益融入到航天科研生产和应用服务中,深刻影响和改变着未来空间的发展态势。美国、俄罗斯、欧洲等国充分调动军方、工业界、高校和民间机构参与创新性概念和技术研发,开展了太空3D打印、空间激光通信、微缩干涉光学成像、脉冲爆震火箭发动机等一系列创新技术发展。
3D打印技术在航天领域的应用范围不断扩展。美国Aerojet Rocketdyne公司利用3D打印制造了首批12个“猎户座”载人飞船喷管扩张段,制造时间比传统制造工艺技术缩短了约40%;俄罗斯设计并制造的首枚外壳由3D打印的纳米卫星于2016年3月底搭载进步MS-02太空货运飞船被送往国际空间站;法国阿莱尼亚宇航公司与3D打印服务公司Poly-Shape合作,利用3D打印技术为韩国新型通信卫星Koreasat-5A和Koreasat-7制造大型支撑结构件,该天线支撑结构由AISi7Mg合金制造,采用了粉末床熔融金属3D打印技术,重量仅有1.13千克,而其尺寸达447毫米×204.5毫米×391毫米,是欧洲迄今为止使用3D打印技术制造的最大卫星部件。
大容量空间激光通信技术取得了重要进展。2016年1月30日,欧洲航天局(ESA)成功发射“欧洲数据中继系统”(EDRS)的首个实用载荷EDRA-S,向构建全球首个卫星激光通信业务化运行系统迈出重要一步。EDRS采用激光和射频混合通信。中继卫星与低轨卫星之间采用激光通信链路,中继卫星与地面站之间采用Ka波段射频通信链路。复杂度和能耗较低,可显著提升星间链路的传输速率。EDRS星间激光链路的传输速率能达到1. 8吉比特/秒,远高于美国“跟踪与数据中继卫星系统”Ka波段链路的0. 8吉比特/秒。ESA计划于2017年中期发射该系统的第二颗卫星EDRA-C,并于2018年前完成“数据中继系统”建设。
美国研发微缩干涉光学成像系统。目前,低轨卫星、空中平台的光学成像系统大多采用反射/折射系统实现高分辨率成像,但存在尺寸和质量大、研制周期长、加工工艺复杂等不足。2016年初,美国洛马公司称其正在与加州大学戴维斯分校联合研制微缩干涉光学成像系统,即“分块式平面光电成像探测器” (SPIDER,也称“蜘蛛”),有望上百倍地降低传统光学成像系统的尺寸和质量。这种新型光学成像系统将成为未来小型、轻质、高分辨率成像系统的重要发展途径之一。
俄罗斯成功测试“脉冲爆震火箭发动机”。 2016年8月26日,俄罗斯高级研究基金会(FPI)在其官网上透露,该基金会已经建造了世界首台全尺寸的“脉冲爆震火箭发动机”(PDRE)验证机,并在7月和8月对其进行了一系列测试。测试中使用了被视为清洁燃料的、由氧和煤油组成的混合燃料。这是世界上首次成功进行此类发动机技术试验。 “脉冲爆震发动机”将使航天器获得传统发动机无法实现的性能,可使运载火箭携带更多的有效载荷,并大幅降低轨道运输。
文/张保庆 来源:北京航天情报与信息研究所
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