超低轨空间:商业航天新突破与挑战并存
AI导读:
超低轨空间成为商业航天新热点,具备低成本、高效观测与通信优势。然而,面临大气阻力、原子氧腐蚀等挑战,需攻克长时飞行、环境认知与应用难题。中国加快探索步伐,力星一号等卫星取得重要进展,但仍任重道远。
在临近空间之上、传统低轨空间以下,隐藏着一片尚未被充分开发的新域空间——超低轨空间。这里离地表更近,卫星部署成本更低,对地观测看得更清,对地通信时延更短,孕育着商业航天发展的新突破。然而,这片机遇之地同样险象丛生:卫星要时刻与稀薄大气“搏斗”,像在激流中划船般维持轨道;而原子氧的腐蚀如隐形利刃,威胁着卫星的在轨运行安全。
超低轨空间研究正在成为热点。如何形成超低轨空间长时飞行与机动能力?怎样构建超低轨新域空间利用生态?近日举行的香山科学会议第782次学术讨论会上,专家学者围绕相关问题进行深入研讨,呼吁及早突破超低轨空间的认知边界、飞行制约和应用瓶颈。
进出空天的必经区
超低轨空间上承低、中、高轨空间,下接临近空间和地表,具有特殊空间位置与独特物理特性。中国科学院力学研究所研究员黄河激表示,超低轨空间不仅是物质与信息进出空天的必经区,还是近地空间环境圈层耦合研究最后的缺失区,更是空天前瞻布局的关键区。
黄河激进一步补充,超低轨空间离地表更近,易于将对地观测精度提升至红外亚米级、合成孔径雷达厘米级,即使在夜间或雾天也能“看得清”。此外,利用超低轨空间,还能缩短信息传输时延,提升天地信息传输能力,有望实现6G手机直连,将通信延迟降低至20毫秒以下。
安全、可靠、快速、低成本进出空间,是大规模开发利用太空资源的前提。多位与会专家认为,超低轨空间具备发射与投送速度快、空间辐照低、碎片数量少等优势,可有效降低卫星研发和发射成本,提升信息获取和传输效率,适用于卫星批量化生产和高密度发射。
攻关三大核心难题
超低轨空间的轨位优势,正在激发学术界和产业界的无穷想象。然而,要实现从梦想到现实的跨越,绝非易事。大气阻力导致卫星每日数十米至百米量级的轨道衰减,原子氧效应引发材料表面氧化剥蚀……黄河激用“空天荒漠”形容超低轨空间的复杂环境。他认为,对该空间的开发,需要攻克“留不住、认不清、用不好”三大核心难题。
为推动资源优化配置,一些国家和地区已开始行动。2009年,欧洲地球重力场和海洋环流探测卫星发射,实现在超低轨空间内的轨道保持。2017年,日本发射超低轨道技术试验卫星,展开对地观测、空间环境探测和材料性能研究等一系列活动。2022年以来,美国更是密集启动“通灵”“神匠”“水獭”等系列计划,寻求突破新型空天推进技术。
中国的步伐也在加快。力星一号、天行一号、试验二十五号、乾坤一号、楚天一号……这一个个卫星,是中国探索超低轨空间的注脚。其中,力星一号由中国科学院力学研究所联合中国科学院微小卫星创新研究院于2016年发射,探索了超低轨领域飞行的可行性。
超低轨空间的探索之路,依然任重道远。为抢占超低轨新域空间前沿技术制高点,黄河激建议,从国家层面加强顶层设计,构建清晰的发展蓝图与实施路径,实现系统化布局与资源优化配置。
(关键词:超低轨空间、商业航天、卫星技术、科研攻关)(文章来源:科技日报)
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