航太發射的明日之星

小型運載火箭是指近地軌道運載能力在1000公斤以內的運載火箭， 具有發射成本低、反應速度快、適應能力強等特點。 相比傳統運載火箭， 小型運載火箭發射準備時間明顯縮短， 不僅提升了發射效率， 也有利於把握航太發射的先機。 近年來， 隨著小衛星技術、火箭設計、複合材料、電子技術以及固體推進技術的快速發展， 小型運載火箭受到各國青睞， 逐步走到航太發射的舞臺中央。

衛星小型化大行其道

如今， 運載火箭大家族正進行更新換代。 圍繞低成本、快速反應這一發射需求， 美國、俄羅斯、歐洲、日本等航太俱樂部成員紛紛推出自己的新一代運載火箭計畫，

並迅速將小型運載火箭推上了航太發射的大舞臺。

在這一領域， 美國投入了巨大精力,其研製的“飛馬座”“金牛座”等小型運載火箭早已投入使用。 這些小型運載火箭已實現移動發射， 操作簡單， 發射迅速。 全套發射裝置經鐵路和飛機運輸後， 5天內就可完成各級火箭的組裝和檢測， 進入倒計時後只需72小時就可完成發射， 整個發射過程大約只需20人進行操作。

進入新世紀以來， 美國更是嗅到了小型運載火箭的巨大價值。 2007年5月， 美國國防部成立了快速回應空間辦公室， 旨在進一步強化美國的空間作戰力量。 在快速回應空間辦公室的支持下， 桑迪亞國家實驗室提出“固體小型火箭方案”。

2015年11月， 該火箭曾攜帶十余顆立方體衛星進行首飛， 雖然發射升空1分鐘後爆炸， 卻掀起了小型運載火箭的研究熱潮。 目前， 美國從事小型運載火箭研製設計的商業公司接近20家， 有些已完成設計生產， 即將開展試驗。 美國ARCA航太公司推出的Haas 2C火箭燃燒室和噴管全部採用複合材料， 推力可達220千牛。 向量空間系統公司研製的小型運載火箭， 結構品質甚至只有685公斤。

在小型運載火箭的競技場上， 其他航太俱樂部成員也不甘示弱。 歐洲航天局從2003年就開始研製“織女星”號小型運載火箭， 可實現1500公斤有效載荷700公里高度軌道的發射， 也可單次發射從300公斤到2000公斤不同載荷的衛星。 被稱為“世界上最小運載火箭”的日本SS-520火箭全長僅9.54米，

只有電線杆那麼粗， 是日本自主研發的三段式小型火箭。 此外， 俄羅斯也計畫於2020年實現新型小型運載火箭“聯盟”號2LK的首飛。

個頭雖小卻是“短跑健將”

別看小型運載火箭“個子小”， 但絕對是個“短跑健將”。 一般的大中型運載火箭發射準備時間動輒數月， 小型運載火箭卻是用天乃至小時來度量。 由美國和紐西蘭聯合研製的小型運載火箭， 可實現每隔72小時進行 1 次航太發射的超高頻率， 堪稱航太快速發射的“速射炮”。 這麼短的發射準備時間， 意味著一旦遭遇突發事件， 小型運載火箭可快速將偵察、通信等衛星發射升空， 實現空間部署， 及時獲取相關資訊， 戰略意義不言而喻。

此外， 小型運載火箭的發射升空方式可謂“多姿多彩”。

除可像“老字型大小”運載火箭一樣從地面及海上發射外， 小型運載火箭還可直接開啟空中發射模式， 堪稱航太發射領域的一大創舉。 美國自上個世紀50年代開始進行空中發射火箭的試驗， 世界上第一種實現空中發射的“飛馬座”小型運載火箭就是搭載了B-52轟炸機上天的。

進入新世紀以來， 各航太俱樂部成員的新一代運載火箭都擺脫了以彈道導彈為基礎衍生的複雜設計方案， 從設計之初就開始考慮組合化、模組化和通用化。 通過不同的模組搭配組合， 實現覆蓋更寬廣的發射運力範圍， 進而滿足主流航太發射的需求。 小型運載火箭堪稱模組化設計的“先行軍”， 美國軌際系統公司研製的“海王星”小型運載火箭通過捆綁不同數量的通用模組，

就可實現不同的運載能力。

同時， 為進一步降低航太發射成本， 小型運載火箭也將“省錢模式”發揮到了極致。 俄羅斯研製的“安尼娃”小型運載火箭就採取了重複使用的設計方案。 日本SS-520運載火箭採用了用於家電的積體電路和線纜等民用零件， 大大降低了總體成本， 發射一次的相關費用只有現役H-2A火箭的二十分之一。

新興航太發射的“敲門磚”

其實， 小型運載火箭的研製並不複雜， 尤其是火箭的發動機和結構規模要小很多， 在製造、試驗等方面更容易實現。 美國、歐洲等工業基礎相對較好的國家和地區早已掀起研製小型運載火箭的熱潮。 商業公司開展小型運載火箭研製的共同特點就是完全掌握發動機、結構、控制系統等核心技術， 自建試驗和製造設施，以便最大程度降低研製和生產成本，在新興航太發射的激烈市場競爭中牢牢掌握主動權。

新概念技術的大量湧入也將大大降低小型運載火箭的發射成本。美國Bagaveev公司研製的小型運載火箭一大特點就是採用了3D列印的發動機，小型運載火箭的許多重要零件都採用3D 列印，不僅能提高火箭的製造效率，也可大幅降低出現故障的概率，縮短了火箭發射的檢測時間。

當然，小型運載火箭在軍事領域的應用前景不容小覷。小型運載火箭機動靈活、反應速度快，一旦在軍事上遭遇突發事件，任務衛星的損失補充和應急發射等都需要小型運載火箭出來“大顯身手”。海灣戰爭爆發後，美軍就應急發射過兩顆近地軌道小型通信衛星，確保了戰時美軍戰場通信能力的暢通。

此外，小型運載火箭的大量新技術還可用于開展高超音速武器的飛行試驗。未來戰爭的通信、導航、偵察等都需要大量衛星組成天基輔助作戰網路，衛星網路的任何一個環節出現缺失都會對打贏戰爭產生巨大威脅。美國曾提出過“衛星隨插即用”概念，對於及時回應型衛星和一系列低成本快速發射型火箭的需求尤為迫切。從這個意義上講，可快速發射、重複利用的小型運載火箭，有望成為未來戰爭的“明星”武器。

製圖：馬意東

自建試驗和製造設施，以便最大程度降低研製和生產成本，在新興航太發射的激烈市場競爭中牢牢掌握主動權。

新概念技術的大量湧入也將大大降低小型運載火箭的發射成本。美國Bagaveev公司研製的小型運載火箭一大特點就是採用了3D列印的發動機，小型運載火箭的許多重要零件都採用3D 列印，不僅能提高火箭的製造效率，也可大幅降低出現故障的概率，縮短了火箭發射的檢測時間。

當然，小型運載火箭在軍事領域的應用前景不容小覷。小型運載火箭機動靈活、反應速度快，一旦在軍事上遭遇突發事件，任務衛星的損失補充和應急發射等都需要小型運載火箭出來“大顯身手”。海灣戰爭爆發後，美軍就應急發射過兩顆近地軌道小型通信衛星，確保了戰時美軍戰場通信能力的暢通。

此外，小型運載火箭的大量新技術還可用于開展高超音速武器的飛行試驗。未來戰爭的通信、導航、偵察等都需要大量衛星組成天基輔助作戰網路，衛星網路的任何一個環節出現缺失都會對打贏戰爭產生巨大威脅。美國曾提出過“衛星隨插即用”概念，對於及時回應型衛星和一系列低成本快速發射型火箭的需求尤為迫切。從這個意義上講，可快速發射、重複利用的小型運載火箭，有望成為未來戰爭的“明星”武器。

製圖：馬意東