航天快速發(fā)射需求研究

李明澤等

摘 要： 首先以空間系統(tǒng)的脆弱性、航天發(fā)射的成本和技術(shù)發(fā)展為切入點(diǎn)，闡述了發(fā)展航天快速發(fā)射的必要性，剖析了航天快速發(fā)射的現(xiàn)實(shí)需求；其次以自然災(zāi)害、局部戰(zhàn)爭(zhēng)為例，論證了在突發(fā)事件中航天快速發(fā)射的重要地位和作用。通過對(duì)衛(wèi)星調(diào)集數(shù)量和發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出現(xiàn)有航天發(fā)射水平無(wú)法滿足需求的能力缺口。

關(guān)鍵詞： 空間系統(tǒng)； 航天快速發(fā)射； 突發(fā)事件； 需求分析

中圖分類號(hào)： TN927+.2?34； V57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）19?0125?03

Study on demand of space rapid launch

LI Ming?ze1， CHEN Jing?peng1， BAI Guo?yu1， SU Yong?zhi2

（1. Equipment Academy， Beijing 101416， China； 2. Changping NCO School， Equipment Academy， Beijing 102249， China）

Abstract： The space system vulnerability as well as the cost and technological development of space launch are analyzed in this paper. The necessity of space rapid launch is expounded. The practical needs of space rapid launch are analyzed. Taking the natural disaster and local war as examples， The important status and role of space rapid launch are demonstrated. It is pointed out that the existing space rapid launch level can not remedy the capability gap through the statistical analysis of satellite concentrated amount and launch readiness time.

Keywords： space system； space rapid launch； emergency； demand analysis

0 引 言

航天技術(shù)的發(fā)展使衛(wèi)星得到了廣泛的應(yīng)用，局部戰(zhàn)爭(zhēng)中的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)支持、地震洪水中的通信保障，都展示了衛(wèi)星無(wú)可替代的能力。這些事件的典型特點(diǎn)是突發(fā)性強(qiáng)且持續(xù)時(shí)間短，無(wú)法做到事前有效應(yīng)對(duì)，要求在較短的時(shí)間內(nèi)迅速做出反應(yīng)。傳統(tǒng)航天發(fā)射側(cè)重于對(duì)長(zhǎng)期計(jì)劃的處理，但是應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，依靠傳統(tǒng)的航天發(fā)射方式，產(chǎn)品從研制到發(fā)射時(shí)間短則2～3年，多則5～10年，發(fā)射場(chǎng)準(zhǔn)備工作短則1個(gè)月，多則數(shù)個(gè)月，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足突發(fā)情況的需要。此外，傳統(tǒng)航天發(fā)射的衛(wèi)星功能復(fù)雜，衛(wèi)星的壽命周期較長(zhǎng)，每次發(fā)射都需要投入大量的成本，在臨時(shí)的任務(wù)中應(yīng)用傳統(tǒng)航天發(fā)射方式顯得不合適。因此，迫切需要一種快速發(fā)射方式，以提高效率、降低成本，充分應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，克服傳統(tǒng)航天發(fā)射的不足。

航天快速發(fā)射巨大的應(yīng)用價(jià)值，使其成為航天領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。對(duì)于其需求的研究，國(guó)內(nèi)的學(xué)者[1?3]都提出了自己的觀點(diǎn)，但是對(duì)于為什么需要航天快速發(fā)射、航天快速發(fā)射的應(yīng)用定位模糊。例如，受美國(guó)“空間快速響應(yīng)”的影響，將航天快速發(fā)射的需求僅限于支援戰(zhàn)場(chǎng)指揮官的戰(zhàn)術(shù)方面，而忽略其在自然災(zāi)害等方面的應(yīng)用。對(duì)于需求的表述，局限于定性層面，而缺少統(tǒng)計(jì)分析。這對(duì)于發(fā)展航天快速發(fā)射，不夠全面也不夠深入，難以覆蓋航天快速發(fā)射的實(shí)際需求。

本文針對(duì)現(xiàn)在航天快速發(fā)射需求研究中存在的問題，通過對(duì)航天快速發(fā)射的現(xiàn)實(shí)和應(yīng)用需求進(jìn)行分析，力求在最大程度上闡述航天快速發(fā)射的潛在價(jià)值，使讀者對(duì)航天快速發(fā)射的需求有更清晰的認(rèn)識(shí)。

1 發(fā)展航天快速發(fā)射的現(xiàn)實(shí)需求

1.1 空間系統(tǒng)的脆弱性

空間系統(tǒng)的脆弱性可歸納為以下三個(gè)方面：靈活性差，易受損，不可維修?？臻g中的航天器基本上按照天體力學(xué)的規(guī)律運(yùn)行，航天器不能像航空器那樣任意改變軌道。機(jī)動(dòng)變軌往往只能小角度的改變軌道傾角，并且消耗大量的推進(jìn)劑，變軌會(huì)對(duì)衛(wèi)星壽命造成不可逆的影響。受軌道動(dòng)力學(xué)的限制，衛(wèi)星變得有“跡”可循，且衛(wèi)星不存在隱蔽性，很可能遭受到攻擊。衛(wèi)星為了減輕發(fā)射重量，會(huì)盡可能又薄又輕，一小片空間碎片都會(huì)造成衛(wèi)星的終結(jié)，并且衛(wèi)星失效后，無(wú)法維修。航天快速發(fā)射可保證空間系統(tǒng)的完整性，增強(qiáng)空間系統(tǒng)的生存能力。如在2006年4月29日，俄羅斯在軌的惟一一顆偵查衛(wèi)星“宇宙?2045”突然從軌道上脫落焚毀，致使俄羅斯出現(xiàn)了偵查空白，好在俄軍方在5天后快速發(fā)射了一顆替代衛(wèi)星，彌補(bǔ)了空間系統(tǒng)的漏洞。

1.2 成本費(fèi)用的考慮

受應(yīng)急需求的驅(qū)使，航天快速發(fā)射相對(duì)傳統(tǒng)航天發(fā)射，飛行器的研制周期和發(fā)射周期短，大幅度縮減了人力成本。此外，航天快速發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)采用商用化器件，大幅度降低了研制成本。相比傳統(tǒng)航天發(fā)射的衛(wèi)星，航天快速發(fā)射的衛(wèi)星只根據(jù)具體情況執(zhí)行特定的任務(wù)，衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命短，功能精簡(jiǎn)，不追求全面高性能[4]，只需滿足特定任務(wù)的指標(biāo)即可，具有“管用夠用”的特點(diǎn)；若不能滿足要求，可以再迅速補(bǔ)打一顆。航天快速發(fā)射衛(wèi)星的性能?成本關(guān)系如圖1所示。從圖1中可以看出，隨著性能的增高，衛(wèi)星投入的成本也相應(yīng)增多。傳統(tǒng)衛(wèi)星具有高成本高性能的特點(diǎn)，與其相比，快速發(fā)射衛(wèi)星的性能指標(biāo)要低于傳統(tǒng)衛(wèi)星，但是其費(fèi)用支出縮減的更多，其費(fèi)效比要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)航天發(fā)射的衛(wèi)星。

1.3 新技術(shù)的發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)的新型運(yùn)載火箭完全突破了原來(lái)在導(dǎo)彈基礎(chǔ)上發(fā)展所帶來(lái)的限制，采用了大量先進(jìn)的智能化、自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，星箭接口通用化、衛(wèi)星平臺(tái)模塊化，長(zhǎng)期存儲(chǔ)技術(shù)、自動(dòng)判讀等技術(shù)的應(yīng)用為縮短發(fā)射時(shí)間帶來(lái)了可能。同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用方便是航天器的發(fā)展趨勢(shì)，如日本在2013年9月14日發(fā)射成功的愛普斯龍火箭，采用智能的自主檢測(cè)系統(tǒng)[5]，如圖2所示，使用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)即可完成火箭的測(cè)試，大大簡(jiǎn)化了火箭的準(zhǔn)備工作，其在發(fā)射區(qū)的準(zhǔn)備時(shí)間不到24 h，極大地促進(jìn)了快速發(fā)射技術(shù)的發(fā)展。

2 突發(fā)事件中的應(yīng)用需求

2.1 自然災(zāi)害

重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，以遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星組成的“太空救援隊(duì)”，為救災(zāi)指揮、次生災(zāi)害預(yù)防、災(zāi)害評(píng)估以及災(zāi)后重建提供大量的信息[6]。由于種種原因，一個(gè)國(guó)家部署的衛(wèi)星數(shù)目有限，無(wú)法滿足災(zāi)害發(fā)生時(shí)爆炸式的信息要求。以汶川地震為例，在抗震救災(zāi)中我國(guó)向歐洲航天局、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、加拿大航天局、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、印度空間研究組織等11個(gè)主要航天機(jī)構(gòu)的20顆遙感衛(wèi)星提出衛(wèi)星數(shù)據(jù)觀測(cè)申請(qǐng)。汶川地震衛(wèi)星調(diào)用情況如表1所示。通過表1可以得出三條結(jié)論：

（1） 目前中國(guó)在軌運(yùn)行的遙感衛(wèi)星數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在突發(fā)災(zāi)害面前難以對(duì)災(zāi)區(qū)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，只能向他國(guó)提出救援申請(qǐng)；

（2） 中國(guó)向國(guó)際社會(huì)提出衛(wèi)星請(qǐng)求后，國(guó)際社會(huì)僅向中國(guó)提供12顆遙感衛(wèi)星，無(wú)法滿足衛(wèi)星數(shù)目的要求；

（3） 用于搶險(xiǎn)救災(zāi)的通信衛(wèi)星數(shù)量較少，他國(guó)拒絕提供這方面的支持。

在雅安地震中，中國(guó)同樣向他國(guó)提出了衛(wèi)星申請(qǐng)[7?8]，其衛(wèi)星調(diào)集情況如表2所示。從表中分析可知，與汶川地震相比，其調(diào)用的國(guó)際衛(wèi)星數(shù)目明顯減少，原因是中國(guó)部署的衛(wèi)星數(shù)目較多，對(duì)于國(guó)際衛(wèi)星的需求減弱。在這次地震中，中國(guó)通過緊急機(jī)動(dòng)變軌調(diào)動(dòng)了實(shí)踐九號(hào)等5顆遙感衛(wèi)星，停止了這些衛(wèi)星的其他業(yè)務(wù)，專門為抗震救災(zāi)服務(wù)。

向他國(guó)提出衛(wèi)星申請(qǐng)受到政治、經(jīng)濟(jì)因素的制約，信息共享受制于人，需要國(guó)際協(xié)調(diào)，降低了時(shí)效性。此外，通信衛(wèi)星數(shù)目的限制極大降低了搶險(xiǎn)救援的展開。通過機(jī)動(dòng)變軌的方式來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，會(huì)損耗衛(wèi)星寶貴的燃料，對(duì)衛(wèi)星的壽命產(chǎn)生不可逆的影響，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)迅速補(bǔ)充空間衛(wèi)星，專門為抗震救災(zāi)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的應(yīng)急通信與應(yīng)急監(jiān)視，緩解在軌衛(wèi)星的高負(fù)荷狀態(tài)。

2.2 局部戰(zhàn)爭(zhēng)

現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)是海陸空天一體化的戰(zhàn)爭(zhēng)，這種戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)之一就是充分利用衛(wèi)星[9]。作為偵查、通信、導(dǎo)航、預(yù)警的有效手段，衛(wèi)星被稱為作戰(zhàn)效能的“倍增器”。為了滿足戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)空間系統(tǒng)的要求，往往會(huì)在戰(zhàn)前部署大量衛(wèi)星，必要時(shí)還會(huì)進(jìn)行應(yīng)急發(fā)射。以當(dāng)代發(fā)生的四場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)為例，其衛(wèi)星應(yīng)用情況如表3所示。從表3可以分析出，現(xiàn)代發(fā)生的四場(chǎng)典型局部戰(zhàn)爭(zhēng)，戰(zhàn)爭(zhēng)中都有快速發(fā)射衛(wèi)星的情況。從發(fā)射的次數(shù)來(lái)看，快速發(fā)射頻率主要受兩個(gè)因素影響，一是空間中部署的衛(wèi)星數(shù)量，二是戰(zhàn)爭(zhēng)的準(zhǔn)備時(shí)間。如伊拉克戰(zhàn)前部署衛(wèi)星數(shù)目較多，所以快速發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量較少；而在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)前投入的衛(wèi)星較少，所以進(jìn)行了多次快速發(fā)射；在阿富汗反恐戰(zhàn)爭(zhēng)中因?yàn)槭軠?zhǔn)備時(shí)間的限制，僅僅發(fā)射了一顆，而在其他戰(zhàn)爭(zhēng)中均發(fā)射了多顆。

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化的推進(jìn)，對(duì)于衛(wèi)星的需求會(huì)越來(lái)越多，比較典型的是伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，總共動(dòng)用的衛(wèi)星多達(dá)157顆，即便如此，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間仍然發(fā)射了2顆衛(wèi)星。此外，衛(wèi)星的部署最好在戰(zhàn)爭(zhēng)準(zhǔn)備期間內(nèi)完成，從科索沃和海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的對(duì)比可知，科索沃在準(zhǔn)備期間內(nèi)部署的衛(wèi)星沒能滿足需求，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間又緊急發(fā)射了5顆衛(wèi)星。

從單顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間來(lái)看，如圖3所示，單顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間=戰(zhàn)爭(zhēng)準(zhǔn)備時(shí)間（戰(zhàn)爭(zhēng)持續(xù)時(shí)間）/發(fā)射數(shù)量。四大局部戰(zhàn)爭(zhēng)在準(zhǔn)備期間內(nèi)每顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間在40天左右，在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行中每顆衛(wèi)星的平均發(fā)射時(shí)間較短，在20天左右。說(shuō)明在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行中對(duì)快速發(fā)射的需求較強(qiáng)，要求在20天之內(nèi)將衛(wèi)星發(fā)射出去。此外，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間受空間中衛(wèi)星數(shù)量的影響，空間中衛(wèi)星數(shù)量較多，能夠滿足軍事支援，則對(duì)于衛(wèi)星的需求較弱。反之，則需要在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次發(fā)射，相應(yīng)的快速發(fā)射水平也要提高。

在四次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)射的衛(wèi)星，包括導(dǎo)航定位、通信、預(yù)警、偵查、氣象等多種類型的衛(wèi)星，既有對(duì)原有失效衛(wèi)星的替換，也有對(duì)原有空間系統(tǒng)的補(bǔ)充，既有戰(zhàn)略星，又有戰(zhàn)術(shù)星，所以現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)于衛(wèi)星除了有數(shù)量上的要求外，還有需求范圍廣、類型不確定的特點(diǎn)，需要地面及時(shí)滿足多樣化的衛(wèi)星需求。

綜上所述，在戰(zhàn)前準(zhǔn)備期間和戰(zhàn)爭(zhēng)期間進(jìn)行快速發(fā)射補(bǔ)充空間衛(wèi)星是局部戰(zhàn)爭(zhēng)不可避免的情況，需要調(diào)用大量的、多類型的衛(wèi)星提供戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)支持。在準(zhǔn)備時(shí)間上，反恐戰(zhàn)爭(zhēng)的準(zhǔn)備時(shí)間為25天，三大戰(zhàn)爭(zhēng)的平均準(zhǔn)備時(shí)間為190天，以現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)推算至少要在空間中部署一百顆衛(wèi)星，在空間中長(zhǎng)期保持如此眾多的衛(wèi)星開支巨大。這就要求在較短的時(shí)間內(nèi)完成航天器的生產(chǎn)研制，將航天器快速發(fā)射入軌，對(duì)航天器提出了快速進(jìn)入空間的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

航天快速發(fā)射具有完成任務(wù)高效、成本費(fèi)用低廉、關(guān)鍵技術(shù)前沿的特點(diǎn)，是未來(lái)航天發(fā)射的發(fā)展方向。本文對(duì)航天快速發(fā)射的現(xiàn)實(shí)需求和應(yīng)用需求進(jìn)行研究，重點(diǎn)以自然災(zāi)害和局部戰(zhàn)爭(zhēng)為例，通過對(duì)衛(wèi)星調(diào)集情況和準(zhǔn)備時(shí)間的分析，得出現(xiàn)有航天發(fā)射水平無(wú)法滿足需求的能力缺口，指出發(fā)展航天快速發(fā)射的必要性和緊迫性。

航天快速發(fā)射的需求是多方面的，發(fā)射水平也受到多種因素制約，因此還需要在以下三個(gè)方面做進(jìn)一步的研究：

（1） 進(jìn)一步拓寬航天快速發(fā)射的應(yīng)用領(lǐng)域；

（2） 通過成本、技術(shù)上的論證，延伸航天快速發(fā)射的優(yōu)勢(shì)；

（3） 在統(tǒng)計(jì)分析上，還需掌握大量充足的數(shù)據(jù)，擬合快速發(fā)射水平。

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1.3 新技術(shù)的發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)的新型運(yùn)載火箭完全突破了原來(lái)在導(dǎo)彈基礎(chǔ)上發(fā)展所帶來(lái)的限制，采用了大量先進(jìn)的智能化、自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，星箭接口通用化、衛(wèi)星平臺(tái)模塊化，長(zhǎng)期存儲(chǔ)技術(shù)、自動(dòng)判讀等技術(shù)的應(yīng)用為縮短發(fā)射時(shí)間帶來(lái)了可能。同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用方便是航天器的發(fā)展趨勢(shì)，如日本在2013年9月14日發(fā)射成功的愛普斯龍火箭，采用智能的自主檢測(cè)系統(tǒng)[5]，如圖2所示，使用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)即可完成火箭的測(cè)試，大大簡(jiǎn)化了火箭的準(zhǔn)備工作，其在發(fā)射區(qū)的準(zhǔn)備時(shí)間不到24 h，極大地促進(jìn)了快速發(fā)射技術(shù)的發(fā)展。

2 突發(fā)事件中的應(yīng)用需求

2.1 自然災(zāi)害

重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，以遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星組成的“太空救援隊(duì)”，為救災(zāi)指揮、次生災(zāi)害預(yù)防、災(zāi)害評(píng)估以及災(zāi)后重建提供大量的信息[6]。由于種種原因，一個(gè)國(guó)家部署的衛(wèi)星數(shù)目有限，無(wú)法滿足災(zāi)害發(fā)生時(shí)爆炸式的信息要求。以汶川地震為例，在抗震救災(zāi)中我國(guó)向歐洲航天局、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、加拿大航天局、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、印度空間研究組織等11個(gè)主要航天機(jī)構(gòu)的20顆遙感衛(wèi)星提出衛(wèi)星數(shù)據(jù)觀測(cè)申請(qǐng)。汶川地震衛(wèi)星調(diào)用情況如表1所示。通過表1可以得出三條結(jié)論：

（1） 目前中國(guó)在軌運(yùn)行的遙感衛(wèi)星數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在突發(fā)災(zāi)害面前難以對(duì)災(zāi)區(qū)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，只能向他國(guó)提出救援申請(qǐng)；

（2） 中國(guó)向國(guó)際社會(huì)提出衛(wèi)星請(qǐng)求后，國(guó)際社會(huì)僅向中國(guó)提供12顆遙感衛(wèi)星，無(wú)法滿足衛(wèi)星數(shù)目的要求；

（3） 用于搶險(xiǎn)救災(zāi)的通信衛(wèi)星數(shù)量較少，他國(guó)拒絕提供這方面的支持。

在雅安地震中，中國(guó)同樣向他國(guó)提出了衛(wèi)星申請(qǐng)[7?8]，其衛(wèi)星調(diào)集情況如表2所示。從表中分析可知，與汶川地震相比，其調(diào)用的國(guó)際衛(wèi)星數(shù)目明顯減少，原因是中國(guó)部署的衛(wèi)星數(shù)目較多，對(duì)于國(guó)際衛(wèi)星的需求減弱。在這次地震中，中國(guó)通過緊急機(jī)動(dòng)變軌調(diào)動(dòng)了實(shí)踐九號(hào)等5顆遙感衛(wèi)星，停止了這些衛(wèi)星的其他業(yè)務(wù)，專門為抗震救災(zāi)服務(wù)。

向他國(guó)提出衛(wèi)星申請(qǐng)受到政治、經(jīng)濟(jì)因素的制約，信息共享受制于人，需要國(guó)際協(xié)調(diào)，降低了時(shí)效性。此外，通信衛(wèi)星數(shù)目的限制極大降低了搶險(xiǎn)救援的展開。通過機(jī)動(dòng)變軌的方式來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，會(huì)損耗衛(wèi)星寶貴的燃料，對(duì)衛(wèi)星的壽命產(chǎn)生不可逆的影響，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)迅速補(bǔ)充空間衛(wèi)星，專門為抗震救災(zāi)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的應(yīng)急通信與應(yīng)急監(jiān)視，緩解在軌衛(wèi)星的高負(fù)荷狀態(tài)。

2.2 局部戰(zhàn)爭(zhēng)

現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)是海陸空天一體化的戰(zhàn)爭(zhēng)，這種戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)之一就是充分利用衛(wèi)星[9]。作為偵查、通信、導(dǎo)航、預(yù)警的有效手段，衛(wèi)星被稱為作戰(zhàn)效能的“倍增器”。為了滿足戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)空間系統(tǒng)的要求，往往會(huì)在戰(zhàn)前部署大量衛(wèi)星，必要時(shí)還會(huì)進(jìn)行應(yīng)急發(fā)射。以當(dāng)代發(fā)生的四場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)為例，其衛(wèi)星應(yīng)用情況如表3所示。從表3可以分析出，現(xiàn)代發(fā)生的四場(chǎng)典型局部戰(zhàn)爭(zhēng)，戰(zhàn)爭(zhēng)中都有快速發(fā)射衛(wèi)星的情況。從發(fā)射的次數(shù)來(lái)看，快速發(fā)射頻率主要受兩個(gè)因素影響，一是空間中部署的衛(wèi)星數(shù)量，二是戰(zhàn)爭(zhēng)的準(zhǔn)備時(shí)間。如伊拉克戰(zhàn)前部署衛(wèi)星數(shù)目較多，所以快速發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量較少；而在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)前投入的衛(wèi)星較少，所以進(jìn)行了多次快速發(fā)射；在阿富汗反恐戰(zhàn)爭(zhēng)中因?yàn)槭軠?zhǔn)備時(shí)間的限制，僅僅發(fā)射了一顆，而在其他戰(zhàn)爭(zhēng)中均發(fā)射了多顆。

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化的推進(jìn)，對(duì)于衛(wèi)星的需求會(huì)越來(lái)越多，比較典型的是伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，總共動(dòng)用的衛(wèi)星多達(dá)157顆，即便如此，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間仍然發(fā)射了2顆衛(wèi)星。此外，衛(wèi)星的部署最好在戰(zhàn)爭(zhēng)準(zhǔn)備期間內(nèi)完成，從科索沃和海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的對(duì)比可知，科索沃在準(zhǔn)備期間內(nèi)部署的衛(wèi)星沒能滿足需求，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間又緊急發(fā)射了5顆衛(wèi)星。

從單顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間來(lái)看，如圖3所示，單顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間=戰(zhàn)爭(zhēng)準(zhǔn)備時(shí)間（戰(zhàn)爭(zhēng)持續(xù)時(shí)間）/發(fā)射數(shù)量。四大局部戰(zhàn)爭(zhēng)在準(zhǔn)備期間內(nèi)每顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間在40天左右，在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行中每顆衛(wèi)星的平均發(fā)射時(shí)間較短，在20天左右。說(shuō)明在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行中對(duì)快速發(fā)射的需求較強(qiáng)，要求在20天之內(nèi)將衛(wèi)星發(fā)射出去。此外，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間受空間中衛(wèi)星數(shù)量的影響，空間中衛(wèi)星數(shù)量較多，能夠滿足軍事支援，則對(duì)于衛(wèi)星的需求較弱。反之，則需要在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次發(fā)射，相應(yīng)的快速發(fā)射水平也要提高。

在四次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)射的衛(wèi)星，包括導(dǎo)航定位、通信、預(yù)警、偵查、氣象等多種類型的衛(wèi)星，既有對(duì)原有失效衛(wèi)星的替換，也有對(duì)原有空間系統(tǒng)的補(bǔ)充，既有戰(zhàn)略星，又有戰(zhàn)術(shù)星，所以現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)于衛(wèi)星除了有數(shù)量上的要求外，還有需求范圍廣、類型不確定的特點(diǎn)，需要地面及時(shí)滿足多樣化的衛(wèi)星需求。

綜上所述，在戰(zhàn)前準(zhǔn)備期間和戰(zhàn)爭(zhēng)期間進(jìn)行快速發(fā)射補(bǔ)充空間衛(wèi)星是局部戰(zhàn)爭(zhēng)不可避免的情況，需要調(diào)用大量的、多類型的衛(wèi)星提供戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)支持。在準(zhǔn)備時(shí)間上，反恐戰(zhàn)爭(zhēng)的準(zhǔn)備時(shí)間為25天，三大戰(zhàn)爭(zhēng)的平均準(zhǔn)備時(shí)間為190天，以現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)推算至少要在空間中部署一百顆衛(wèi)星，在空間中長(zhǎng)期保持如此眾多的衛(wèi)星開支巨大。這就要求在較短的時(shí)間內(nèi)完成航天器的生產(chǎn)研制，將航天器快速發(fā)射入軌，對(duì)航天器提出了快速進(jìn)入空間的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

航天快速發(fā)射具有完成任務(wù)高效、成本費(fèi)用低廉、關(guān)鍵技術(shù)前沿的特點(diǎn)，是未來(lái)航天發(fā)射的發(fā)展方向。本文對(duì)航天快速發(fā)射的現(xiàn)實(shí)需求和應(yīng)用需求進(jìn)行研究，重點(diǎn)以自然災(zāi)害和局部戰(zhàn)爭(zhēng)為例，通過對(duì)衛(wèi)星調(diào)集情況和準(zhǔn)備時(shí)間的分析，得出現(xiàn)有航天發(fā)射水平無(wú)法滿足需求的能力缺口，指出發(fā)展航天快速發(fā)射的必要性和緊迫性。

航天快速發(fā)射的需求是多方面的，發(fā)射水平也受到多種因素制約，因此還需要在以下三個(gè)方面做進(jìn)一步的研究：

（1） 進(jìn)一步拓寬航天快速發(fā)射的應(yīng)用領(lǐng)域；

（2） 通過成本、技術(shù)上的論證，延伸航天快速發(fā)射的優(yōu)勢(shì)；

（3） 在統(tǒng)計(jì)分析上，還需掌握大量充足的數(shù)據(jù)，擬合快速發(fā)射水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 李洪良.航天器應(yīng)急發(fā)射需求與技術(shù)分析[D].北京：裝備學(xué)院，2008.

[2] 龐建國(guó)，陳志敏，葉正茂，等.基于快速測(cè)試發(fā)射的發(fā)射場(chǎng)保障技術(shù)分析[J].導(dǎo)彈試驗(yàn)技術(shù)，2012（4）：40?43.

[3] 果琳麗，高朝輝，張琦，等.關(guān)于發(fā)展快速進(jìn)入空間技術(shù)的戰(zhàn)略思考[C]//快速空間響應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)研討會(huì)論文集，2007（11）：23?29.

[4] 張小義，時(shí)公濤，任全，等.快速響應(yīng)空間發(fā)展與啟示[J].空軍裝備研究，2012，6（1）：1?6.

[5] 張鏵予.日本“艾普斯龍”火箭首飛及后續(xù)發(fā)展分析[J].現(xiàn)代軍事，2013（12）：42?44..

[6] 宋麗芳，陳全育.中國(guó)衛(wèi)星助力抗震救災(zāi)[J].太空探索，2008（7）：8?11.

[7] 贠敏，葛榜軍.從汶川到雅安，衛(wèi)星離我們有多遠(yuǎn)[J].衛(wèi)星應(yīng)用，2013（3）：65?67.

[8] 翟邊，王舒穎，邱學(xué)雷，等.全力提升空間數(shù)據(jù)自給率，增強(qiáng)我國(guó)空間信息產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力：我國(guó)成功發(fā)射高分一號(hào)開啟高分專項(xiàng)全面建設(shè)階段[J].國(guó)防科技工業(yè)，2013（5）：23?25.

[9] 李健，葛本利.淺析衛(wèi)星在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用[J].數(shù)字通信世界，2009（6）：52?55.

1.3 新技術(shù)的發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)的新型運(yùn)載火箭完全突破了原來(lái)在導(dǎo)彈基礎(chǔ)上發(fā)展所帶來(lái)的限制，采用了大量先進(jìn)的智能化、自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，星箭接口通用化、衛(wèi)星平臺(tái)模塊化，長(zhǎng)期存儲(chǔ)技術(shù)、自動(dòng)判讀等技術(shù)的應(yīng)用為縮短發(fā)射時(shí)間帶來(lái)了可能。同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用方便是航天器的發(fā)展趨勢(shì)，如日本在2013年9月14日發(fā)射成功的愛普斯龍火箭，采用智能的自主檢測(cè)系統(tǒng)[5]，如圖2所示，使用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)即可完成火箭的測(cè)試，大大簡(jiǎn)化了火箭的準(zhǔn)備工作，其在發(fā)射區(qū)的準(zhǔn)備時(shí)間不到24 h，極大地促進(jìn)了快速發(fā)射技術(shù)的發(fā)展。

2 突發(fā)事件中的應(yīng)用需求

2.1 自然災(zāi)害

重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，以遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星組成的“太空救援隊(duì)”，為救災(zāi)指揮、次生災(zāi)害預(yù)防、災(zāi)害評(píng)估以及災(zāi)后重建提供大量的信息[6]。由于種種原因，一個(gè)國(guó)家部署的衛(wèi)星數(shù)目有限，無(wú)法滿足災(zāi)害發(fā)生時(shí)爆炸式的信息要求。以汶川地震為例，在抗震救災(zāi)中我國(guó)向歐洲航天局、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、加拿大航天局、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、印度空間研究組織等11個(gè)主要航天機(jī)構(gòu)的20顆遙感衛(wèi)星提出衛(wèi)星數(shù)據(jù)觀測(cè)申請(qǐng)。汶川地震衛(wèi)星調(diào)用情況如表1所示。通過表1可以得出三條結(jié)論：

（1） 目前中國(guó)在軌運(yùn)行的遙感衛(wèi)星數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在突發(fā)災(zāi)害面前難以對(duì)災(zāi)區(qū)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，只能向他國(guó)提出救援申請(qǐng)；

（2） 中國(guó)向國(guó)際社會(huì)提出衛(wèi)星請(qǐng)求后，國(guó)際社會(huì)僅向中國(guó)提供12顆遙感衛(wèi)星，無(wú)法滿足衛(wèi)星數(shù)目的要求；

（3） 用于搶險(xiǎn)救災(zāi)的通信衛(wèi)星數(shù)量較少，他國(guó)拒絕提供這方面的支持。

在雅安地震中，中國(guó)同樣向他國(guó)提出了衛(wèi)星申請(qǐng)[7?8]，其衛(wèi)星調(diào)集情況如表2所示。從表中分析可知，與汶川地震相比，其調(diào)用的國(guó)際衛(wèi)星數(shù)目明顯減少，原因是中國(guó)部署的衛(wèi)星數(shù)目較多，對(duì)于國(guó)際衛(wèi)星的需求減弱。在這次地震中，中國(guó)通過緊急機(jī)動(dòng)變軌調(diào)動(dòng)了實(shí)踐九號(hào)等5顆遙感衛(wèi)星，停止了這些衛(wèi)星的其他業(yè)務(wù)，專門為抗震救災(zāi)服務(wù)。

向他國(guó)提出衛(wèi)星申請(qǐng)受到政治、經(jīng)濟(jì)因素的制約，信息共享受制于人，需要國(guó)際協(xié)調(diào)，降低了時(shí)效性。此外，通信衛(wèi)星數(shù)目的限制極大降低了搶險(xiǎn)救援的展開。通過機(jī)動(dòng)變軌的方式來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，會(huì)損耗衛(wèi)星寶貴的燃料，對(duì)衛(wèi)星的壽命產(chǎn)生不可逆的影響，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)迅速補(bǔ)充空間衛(wèi)星，專門為抗震救災(zāi)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的應(yīng)急通信與應(yīng)急監(jiān)視，緩解在軌衛(wèi)星的高負(fù)荷狀態(tài)。

2.2 局部戰(zhàn)爭(zhēng)

現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)是海陸空天一體化的戰(zhàn)爭(zhēng)，這種戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)之一就是充分利用衛(wèi)星[9]。作為偵查、通信、導(dǎo)航、預(yù)警的有效手段，衛(wèi)星被稱為作戰(zhàn)效能的“倍增器”。為了滿足戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)空間系統(tǒng)的要求，往往會(huì)在戰(zhàn)前部署大量衛(wèi)星，必要時(shí)還會(huì)進(jìn)行應(yīng)急發(fā)射。以當(dāng)代發(fā)生的四場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)為例，其衛(wèi)星應(yīng)用情況如表3所示。從表3可以分析出，現(xiàn)代發(fā)生的四場(chǎng)典型局部戰(zhàn)爭(zhēng)，戰(zhàn)爭(zhēng)中都有快速發(fā)射衛(wèi)星的情況。從發(fā)射的次數(shù)來(lái)看，快速發(fā)射頻率主要受兩個(gè)因素影響，一是空間中部署的衛(wèi)星數(shù)量，二是戰(zhàn)爭(zhēng)的準(zhǔn)備時(shí)間。如伊拉克戰(zhàn)前部署衛(wèi)星數(shù)目較多，所以快速發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量較少；而在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)前投入的衛(wèi)星較少，所以進(jìn)行了多次快速發(fā)射；在阿富汗反恐戰(zhàn)爭(zhēng)中因?yàn)槭軠?zhǔn)備時(shí)間的限制，僅僅發(fā)射了一顆，而在其他戰(zhàn)爭(zhēng)中均發(fā)射了多顆。

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化的推進(jìn)，對(duì)于衛(wèi)星的需求會(huì)越來(lái)越多，比較典型的是伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)，總共動(dòng)用的衛(wèi)星多達(dá)157顆，即便如此，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間仍然發(fā)射了2顆衛(wèi)星。此外，衛(wèi)星的部署最好在戰(zhàn)爭(zhēng)準(zhǔn)備期間內(nèi)完成，從科索沃和海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的對(duì)比可知，科索沃在準(zhǔn)備期間內(nèi)部署的衛(wèi)星沒能滿足需求，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間又緊急發(fā)射了5顆衛(wèi)星。

從單顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間來(lái)看，如圖3所示，單顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間=戰(zhàn)爭(zhēng)準(zhǔn)備時(shí)間（戰(zhàn)爭(zhēng)持續(xù)時(shí)間）/發(fā)射數(shù)量。四大局部戰(zhàn)爭(zhēng)在準(zhǔn)備期間內(nèi)每顆衛(wèi)星平均發(fā)射所用時(shí)間在40天左右，在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行中每顆衛(wèi)星的平均發(fā)射時(shí)間較短，在20天左右。說(shuō)明在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行中對(duì)快速發(fā)射的需求較強(qiáng)，要求在20天之內(nèi)將衛(wèi)星發(fā)射出去。此外，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間受空間中衛(wèi)星數(shù)量的影響，空間中衛(wèi)星數(shù)量較多，能夠滿足軍事支援，則對(duì)于衛(wèi)星的需求較弱。反之，則需要在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次發(fā)射，相應(yīng)的快速發(fā)射水平也要提高。

在四次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)射的衛(wèi)星，包括導(dǎo)航定位、通信、預(yù)警、偵查、氣象等多種類型的衛(wèi)星，既有對(duì)原有失效衛(wèi)星的替換，也有對(duì)原有空間系統(tǒng)的補(bǔ)充，既有戰(zhàn)略星，又有戰(zhàn)術(shù)星，所以現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)于衛(wèi)星除了有數(shù)量上的要求外，還有需求范圍廣、類型不確定的特點(diǎn)，需要地面及時(shí)滿足多樣化的衛(wèi)星需求。

綜上所述，在戰(zhàn)前準(zhǔn)備期間和戰(zhàn)爭(zhēng)期間進(jìn)行快速發(fā)射補(bǔ)充空間衛(wèi)星是局部戰(zhàn)爭(zhēng)不可避免的情況，需要調(diào)用大量的、多類型的衛(wèi)星提供戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)支持。在準(zhǔn)備時(shí)間上，反恐戰(zhàn)爭(zhēng)的準(zhǔn)備時(shí)間為25天，三大戰(zhàn)爭(zhēng)的平均準(zhǔn)備時(shí)間為190天，以現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)推算至少要在空間中部署一百顆衛(wèi)星，在空間中長(zhǎng)期保持如此眾多的衛(wèi)星開支巨大。這就要求在較短的時(shí)間內(nèi)完成航天器的生產(chǎn)研制，將航天器快速發(fā)射入軌，對(duì)航天器提出了快速進(jìn)入空間的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

航天快速發(fā)射具有完成任務(wù)高效、成本費(fèi)用低廉、關(guān)鍵技術(shù)前沿的特點(diǎn)，是未來(lái)航天發(fā)射的發(fā)展方向。本文對(duì)航天快速發(fā)射的現(xiàn)實(shí)需求和應(yīng)用需求進(jìn)行研究，重點(diǎn)以自然災(zāi)害和局部戰(zhàn)爭(zhēng)為例，通過對(duì)衛(wèi)星調(diào)集情況和準(zhǔn)備時(shí)間的分析，得出現(xiàn)有航天發(fā)射水平無(wú)法滿足需求的能力缺口，指出發(fā)展航天快速發(fā)射的必要性和緊迫性。

航天快速發(fā)射的需求是多方面的，發(fā)射水平也受到多種因素制約，因此還需要在以下三個(gè)方面做進(jìn)一步的研究：

（1） 進(jìn)一步拓寬航天快速發(fā)射的應(yīng)用領(lǐng)域；

（2） 通過成本、技術(shù)上的論證，延伸航天快速發(fā)射的優(yōu)勢(shì)；

（3） 在統(tǒng)計(jì)分析上，還需掌握大量充足的數(shù)據(jù)，擬合快速發(fā)射水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 李洪良.航天器應(yīng)急發(fā)射需求與技術(shù)分析[D].北京：裝備學(xué)院，2008.

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