防工委领导同样是眼睛里精光闪烁:“振东,你的意思是……人?”
高振东点点头:“对,我们也许现在暂时不需要把人送上去,但是用返回式卫星,以及老毛子的技术,先做做准备总是好的,没准什么时候就用得到了呢。”
这件事情可以不急,但是不能不备。
“而且如果要搭载科学试验载荷的话,对返回式卫星的需求就更加强烈,毕竟科学试验不只是要把试验数据传回来,还有试验样品的获取也是非常重要的。”
防工委领导和总工对视一眼:“嗯,你说得有道理,我们可以不为了面子,就去花钱打一颗载人飞船,但是为了科学试验,只要有需要,还是可以打一颗或者很多颗返回卫星嘛。”
纯面子可以无所谓,毕竟这个事情的第一已经没了,在没有需求牵引的情况下去搞载人飞船暂时大可不必,在这方面,高振东甚至都不担心有人来抢亚洲第一,载人飞船可不是卫星,上辈子小鬼子往天上打一颗几公斤的铁坨坨就把“亚洲第一颗卫星”的名头给偷鸡偷走的情况是不可能出现的,实际上上辈子小鬼子直到高振东穿越,也没打过载人飞船。
是他们不想?肯定不是,毕竟小鬼子那个德性是什么都想压别人一头,而且也曾经不缺钱,不缺钱,那就是缺技术咯。
这方面,就算是小鬼子想把“载人航天”变成“宰人航天”,他们也打不上去,毕竟脸还是多少要一点的。
南半岛:这个东西不要也罢。
但是科学试验,那是真的有用处,返回实验舱、返回照相侦察这些,没有载人的花钱还是能搞一搞,因为在维生上没要求,在安全上要求也没那么高和极致。
“但是刚才说的这些,要么不是急需,要么还要等待。除了这些,现在最急的是什么?”防工委领导道。
“最急的,当然是那个不太好用的通信卫星了。”高振东笑了起来。
“对对对,把搞卫星的同志们请过来,最早就是为了这件事情的。”说了半天,把这事儿忘了一干净。
搞卫星的同志笑道:“这个倒是问题不大,实际上这个东西因为没有照相系统,对通信的要求也相对没那么高,我们可以把卫星做小一些,直接上700公里的太阳同步轨道。刚才高总工也说了,这个轨道虽然也不是很适合通信,但是相对来说更好一些,重访的具体时间点是固定的,对于使用者来说,比较方便。”
毕竟一个是传图片,一个是传消息,对通信要求不可同日而语。有了前面卫星的基础,这个卫星本身其实搞起来很快。
防工委领导闻言,却是皱了一下眉头:“时间太固定,容易被抓住辫子,我们多打几颗,你们一定要把轨道规划好,至少规律不能那么明显。”
时间太固定,一旦被别人反应过来,就算是抓不住人,他们到时候定时定点的打开大功率干扰也不是个好事儿。哪怕是错不开,也要多准备几个收发时间段才行。毕竟在太空中经常调整轨道可不是什么美妙的事情,先不说调整得了不,就现在卫星那个身板儿,也调整不了几次。
搞卫星的同志这才反应过来,这几颗卫星,有点儿意思啊,这种要求可不多见。但是他们很聪明的没有多问:“好的,我们明白。”
这种“通信卫星”虽然使用上限制很多,但却是在当前条件下的一种可用方案。
搞研究经常会有这种情况出现,某些时候说的“XX方案不能实现YYY功能”,其实只是在有更优选择或者某方面严重受限的情况下,从成本、复杂程度、使用条件、寿命等多个角度判定为不能实现。
要是真的非常需要,被逼急了,有缺陷的照常用,而且还能用很久。
这方面,花旗佬的“子午仪卫星导航”和我们的“北斗一号导航”就是典型的例子。
前者是花旗的第一代全球卫星定位系统,不太为一般人所知。这货定位精度50米,听起来好像也不错,但是不能连续实时定位,而且两次定位的间隔时间短的有35~100分钟,长的要高达10个小时,给海军、陆军用勉强可以,给飞机用都只能说是还行。就是这么个货色,花旗佬一直用到了1996年才彻底停用。
我们的北斗一号也是如此,北斗一号的定位原理是非常有意思的,具体说起来话长,不过简单来说有两个重大缺陷,一是主动定位,要定位就没法保持无线电静默,第二,虽然能连续定位,但是光凭其自身无法实现高速运动中定位。而且在没有校标站的时候,定位精度只有100米。同样是个有缺陷的系统,我们也用到了北斗二代组网。
现在这个“通信卫星”也是如此,从运用方式上来说,和花旗佬的子午仪卫星定位系统差不多,都是卫星跑过来了就提供一下功能,卫星飞走了就得等着。
不过就这么个东西,你就说你用不用吧。如果从一般角度评估,这东西没法用,但是对于当前的需求来说,这套系统还算是不错,“有没有”这个问题,往往才是第一位的。
不过,高振东决定开始着手解决一下这个问题,不说是马上解决,至少不能久拖不决。
“我觉得,我们还是要在地球静止轨道上下点功夫,这条轨道的特性非常明显,具有很高的应用价值。”高振东抛出了自己的第一个想法。
地球静止轨道,也就是地球同步轨道。
这个有点点专业,防工委领导的目光看向了搞卫星的同志们,意思是,来来来,解释一下。
“地球静止轨道能把卫星定在某点上空不动,地区是为很多应用提供了条件,例如通信,地球静止轨道是很合适的,不过这条轨道要求也高啊。”不着痕迹之中,搞卫星的同志既解释了这条轨道,同时也提出了自己的担忧。
“要求有多高?”防工委领导听懂了他的意思,原来这条轨道更适合做通信卫星?不过他对高振东没有提出用静止轨道搞现在这套通信卫星,并没有什么多余的想法,振东同志既然清楚这条轨道,那么他没选择就一定有他的原因。只是他现在想知道这条轨道到底有什么优劣。
“最大的问题就是太高了!”要求有多高?很高,就像这条轨道本身也很高一样。
“太高?”
“对,这条轨道高度在36000公里左右,仅仅是把卫星送到这条轨道上,我们现在就办不到,至少在大推力运载火箭搞出来之前,我们是根本打不上去。”
我国第一颗地球静止轨道卫星,是东方红二号,听起来好像是紧跟着一号,时间应该很近,但是实际上,这颗卫星是84年用远征三号发射的。
“这方面,我可以公开的告诉你们,我们有同志正在研制三级液体运载火箭。”防工委总工插了句话。
这个三级液体运载火箭主功能是航天,同时也是固体洲际弹道导弹的备份,这事儿还是前几年定下来的,当时高振东的建议起到了很重要的作用。
“这个我们也有接触,不过根据规划的火箭运力,不是太高,打地球静止轨道打不了特别重。而这个距离,对通信系统要求极高,系统总重就下不来,这和轨道的运力之间就形成了矛盾。”搞卫星的同志道。
运力不足这个问题,其实来源多种多样,其中有卫星的,也有火箭的,甚至还有发射场的。
作为曾经浅尝过坎巴拉太空计划的轻度玩家,高振东多多少少知道一些门道:“你们规划的轨道大概是什么?”
轨道这个事情和火箭、卫星本身都有关,既然搞卫星的同志说运力不足,那么大概率是他们和搞火箭的同志,利用虚构的卫星方案商量过轨道,并做出了计算。
知道高振东这话绝不是无的放矢,而且他对卫星轨道多多少少是了解一些的,虽然不一定到达专业水准,但是人家还有其他专业领域的成就,几项结合,没准能有一些改观。
所以搞卫星的同志毫无保留,在这里也没什么好保留的,不该说的自然有人会叫停,高总工自己就曾经多次享受过这种待遇。
“先打到地球静止转移轨道,然后进行霍曼转移,最终进入地球静止轨道。”这个听起来有些拗口,但是高振东是听得懂的。
简单来说,地球静止转移轨道(GTO),就是一个偏心率很大,近地点只有几百公里,远地点高达36000公里的椭圆轨道,卫星在近地点进入轨道,然后在远地点,也就是正好地球静止轨道高度再次机动,进入地球静止轨道(GEO)。
这种办法,比起直接打GEO来,在达到同样轨道高度的前提下运力更高。
“你们霍曼转移是执行一次还是多次?”
听见高振东这句话,搞卫星的同志已经知道,还是小看了高振东同志,他对轨道的熟悉程度,绝对不是只沾皮毛!
“模拟的星载发动机推力不足,执行的是多次。”
这算是个歪打正着的事情,这样多少也能节省一点燃料。
“火箭发射场还是选择的现在这个卫星发射中心?”
“是的,我们也只有这一个发射场。”搞卫星的同志苦笑道,实际上正是因为这个发射场的位置,导致运力有所下降。
“转移轨道的远地点具体是多少?”不同的转移轨道,远地点近地点都是不一样的,恰好这种不一样,能玩点花样,老毛子就是这么干的。
“远地点差不多就是地球静止轨道,36000公里的样子。”
高振东笑了起来。
第1231章 SSTO(4k,还有5k)
诶,你这位同志,怎么还笑起来了呢?卫星那头有点郁闷。
看见高振东脸上的笑容,熟知他的防工委的同志们就知道,这个笑啊,不是嘲笑,而是高兴的笑。
这往往昭示着他应该有点什么办法,能在一定程度上解决或者改善这个问题。
可别小看改善啊,有的问题是彻底解决不了的,比如火力不足这个事情,只能改善,没法解决。
而往往就是一点点改善,就把一个技术或者一种装备从不能用变成了可用,比如卫星用太阳能板,高振东也就是把效率“改善”到了20%以上,仅此而已。
“说说吧,你有什么想法?我们听不懂,但是他们是听得懂的嘛。”领导笑道。
高振东点点头:“其实也没什么,从现在这个基地打卫星上去,最重要的就是两件事情,一是升轨,把近地点也提高到三万六,二是去倾角,对吧?”
老毛子吃亏就吃亏在这里,地球静止轨道是在赤道上空且轨道倾角为0。而他们的所有发射场纬度都高,去倾角这个事情听起来好像没多大事儿,实际上需要耗费很多燃料。
我们比他们好一点,甚至我们在北回归线里都有岛屿——天涯岛,只是现在并没有考虑在那里设置航天发射场,其中之一主要是运输问题。
但是老毛子被逼急了,花活儿还是很多的,高振东要说的这个办法,正是他们折腾出来的。毕竟主要大国里,就他的维度最高,除了我们和花旗佬之外,高卢人反倒是条件很好的,他们在南美的发射场纬度很低,只有5度多一点,节约得一批。
至于五大善人之耻——约翰牛……
这么说吧,在2020年之前,这货从来就没有自己的正经发射场,或者说,他们连自己的正经火箭都没怎么打过,只不过蹭欧空局,倒是还能腆着个批脸说自己有一定的航天能力。一个洲际导弹都靠花旗佬施舍的地方,其自身航天能力要说有多强,未免有点笑话。
“对,高总工,您能在轨道上想办法,提升运力?”如果是这样,那可就牛大发了。
高振东摇摇头:“我提升不了运力,那是理论限制的,但是我们有办法可以节约你们在整个进入GEO轨道过程中耗费的燃料。”
比冲多少,Δv多少,等等这些东西理论上就那样。
前半句让同志们的心凉了半截,但是后半句,却让他们又禁不住高兴起来。
燃料节省了,就能把装燃料的运力用来装任务载荷,变相提高运力。或者是依然装那么多燃料,但是却能大幅提高卫星寿命。
还是那句话,卫星寿命方面,其实什么元器件耐用性、电源这些都不是太大问题,最大问题是用来维持轨道的燃料烧完了,或者说更准确一点,工质喷没了。
毕竟有的发动机,可不见得需要燃烧,实际上带个氦气瓶喷气也是可以的,只要保证不像花旗佬的Starline一样漏就行。当然,还有更高级的货,只是现在有点早。
“真的?有什么办法?”搞卫星的同志激动得眼泪花儿都快出来了。
高振东道:“大幅提高转移轨道的远地点!从更高的轨道降到地球静止轨道来!”
这就是SSTO,超同步轨道转移到GEO。
这个答案直接就把搞卫星的同志干懵了,我这儿燃料不够呢,你还往更高的轨道打,然后再降下来,这不脱裤子放屁嘛,而且这个屁还更费力。
但是他们很清楚,高振东这个层级的同志既然说得这么有把握,那必然是有门道的。
至于防工委的领导同志,对这些就更不清楚了,只是静静的看着高振东装逼,对于高振东的水平,他们是有信心的。
“高总工,说实话,我们有点儿懵,您能给我们解释一下嘛?理论上打到更高轨道,是更费燃料的。”这个弯,无论如何他们是没能转得过来。
高振东站起身,在黑板上画轨道图,边画边解释。
“你说得没错,打到更高的轨道,在这里,我们可以称之为超同步轨道,Super-synchronous Transfer Orbit,SSTO,注意,这里的SSTO没有固定的参数,是一类轨道的统称。达到SSTO的确是要更多的燃料,但是我们要结合着考虑问题,我们还要消除轨道倾角,如果把这个事情结合起来看,事情就不同了。”
随着他的话,搞卫星的同志开始有点明白过来。
“您的意思是,在SSTO上进行去倾角步骤?”
高振东点点头:“对,这样操作会复杂一些,大致是在进入GTO之后,进一步拉高远地点进入SSTO,然后在SSTO的远地点尽量消除倾角,然后拉高近地点到同步轨道的三万六,再降低轨道远地点到同步轨道的三万六,到这一步,就已经进入地球轨道了,可以把剩下的一点点倾角消除掉,彻底入轨!”
这整个过程,可就比原本的GTO到GEO复杂得多,可是搞卫星的同志却是听得津津有味。
“……之所以要在远地点消除倾角,其实打个形象的比方,我们关门的时候,是不是我们关门的手离门轴越远,相同关门力矩所需的力量越小?这里也一样,所需的Δv更小,燃料就更少。我计算过,对于我们这个纬度来说,这里节约下来的燃料,要比将卫星送进SSTO消耗的要多,节约比消耗的多,里外里一算,节省燃料了!”
而同时高振东也在黑板上大致计算一下同样的运力需求,一个前世他常用的SSTO去倾角所需的燃料和节省的燃料,也和将该运力需求打到SSTO多付出的燃料进行了对比。
可谓是图文并茂,理论详实。
高振东这么一解释,同志们就纷纷明白过来。
“这个想法很妙啊!我还真没想到把纬度、倾角的问题考虑进去。”
“是啊,要是在赤道附近打卫星,那这个SSTO可能看不出太多好处来,但是在我们这种高纬度打,通过这个SSTO,理论上的确能节约很多燃料。”
“是的,卫星的轨道保持,不需要太多燃料,节约的这些燃料,为卫星增加的寿命可以用年来计算,好几年呐!”
“我们最头疼的就是寿命了。”
“……”
看着同志们的表现,防工委的同志知道高振东这法子是真的能用,而且不论是理解还是应用,都不算太困难,算是典型的“高氏方法”。
高振东敲了敲黑板:“而且,这种方案还有一个好处。”
还有好处?同志们觉得事情美好得不像是真的。
“你们是用的三级火箭,二级入转移轨道,上面级入同步轨道,对吧?”这里的上面级,是指和卫星紧连的最后一级,在三级火箭上也就是第三级。
“对!”
“有没有考虑过,这样一来,实际上有可能造成二级火箭的燃料浪费?针对不同重量的卫星,二级火箭实际上有时候是不需要全部烧完,或者说不需要装那么多的燃料?”
“对,是有这么个问题,我们如果打参数固定的GTO轨道,二级的燃料利用量必须随着卫星重量变化而调整,实际上存在用不完的情况。您的意思是……”
见他们反应过来了,高振东点头:“对,所以,在这里,可以直接把二级火箭燃料全部利用掉,利用二级火箭直接将上面级和卫星送入SSTO,某种程度上来说是废物利用了。”
搞卫星的同志你看看我我看看你,妙啊!!!这样能把一二级的潜力压榨得一干二净,实际上也能为非运力极限状态的卫星节约更多燃料!