中國開建電磁軌道巨炮？發射50噸太空飛船，成本或比星艦還低？

昨天有一項重大突破可能很多人都沒有注意到，那就是馬斯克星艦第三次發射，雖然以失敗告終，超重助推器、星艦雙雙解體失蹤，但助推器已事實上成爲人類歷史上發射成功的最強大火箭。與此同時，中國電磁軌道推進技術可能已近成熟，未來將可能省去助推器，直接把50噸級的飛船發射到太空，徹底改寫人類進入太空的方式。

Space X星艦第三次發射未能達成設定目標，但仍然取得了巨大成功，超重助推器離實現海上濺落，可能只差最後幾百米，星艦在再入大氣層時疑似解體，但比起第一二次發射，它們都走得更遠，達成了新的里程碑，這意味着星艦開發的大方向已基本沒有問題了。

因爲很明顯，Space X已有近300次着陸成功的經驗了，助推器和星艦着陸沒有技術上的任何問題，唯一的難題可能就是再入大氣層了。

然而星艦創造的一個新的世界紀錄，可能很多人都沒有注意到，那就是超重助推器已事實上成爲人類歷史上發射成功的最強大火箭了。你可能會感到奇怪，助推器既然沒有達成預定目標，怎麼又說成功了呢？邏輯很簡單，我們看到的失敗是Space X定義的失敗，因爲他們的目標是要實現火箭回收，沒有實現，當然就是失敗了。

但從目前人類火箭發射歷史來看，這次發射助推器已成功將星艦送入軌道，完成了既定任務，而它的推力高達7590噸，比歷史上最強大的土星五號和新近打破紀錄的NASA太空發射系統更大，整整兩倍半，這意味着它已經是發射成功的最強大火箭了。

而在地球這邊的中國，來自香港《南華早報》的文章稱，中國航天科工集團三院磁電總體部李少偉領導的團隊2月份在《航空學報》上發表了一篇論文，研究人員對電磁軌道中電磁雪橇超音速運行時與地面軌道之間的氣流進行了計算機模擬和風洞測試，結果令人鼓舞，電磁雪橇超音速運行是安全可行的。

你知道這是什麼意思嗎？既然電磁雪橇超音速可以安全運行，那麼用電磁軌道發射航天器就是有可能實現的了。根據該文報道，研究團隊擔負的任務是2016年公佈的“騰雲工程”的一部分，要將重達50噸、長度超過波音737的龐然大物，利用電磁軌道炮加速到1.6馬赫，之後點燃火箭發動機，以7倍音速進入近太空。這裏要說明一下，這是《南華早報》的報道，和我瞭解的騰雲工程似乎不太一樣，請注意甄別。

實際用電磁軌道炮發射衛星不是新鮮事，此前各國都有大量研究和試驗，包括美國宇航局NASA1990年代也建過一條10米長的微型測試線，但因資金不足和技術困難而草草下馬，轉而研究用於航空母艦的電磁彈射技術，同樣因爲故障率太高的問題，最終完全放棄了電磁軌道炮。

中國在高溫超導和磁懸浮技術上相繼取得突破，並建成了多條試驗線路，電磁軌道技術可能已處於世界領先位置，建設電磁軌道炮發射航天器真的納入日程也不足爲奇了，那麼是不是真的已經開始了呢？

此前在2022年，中科院已在山東濟南建成了一條超高速電磁雪橇試驗設施，已成功地將噸位級的物體加速到驚人地1030公里/小時，是目前世界上大質量電磁推進的最高速度紀錄。

2023年，航天科工集團也在山西大同建造了一座條2公里長的低真空軌道高速磁懸浮試驗設施，可將重物推進到近1000公里/小時的亞音速。《南華早報》稱，這條線路的目標是在不斷改進和延長後，未來幾年讓物體達到5000公里/小時，1.6倍音速，從而可以發射50噸重的太空飛船，將人類軌道發射的成本打到白菜價——根據一些科學家的估計，電磁軌道發射系統的成本可能會降到60美元/公斤，這將比馬斯克星艦的目標200美元/公斤還低。

這裏要強調一下，這些仍是《南華早報》的說法，我還沒有看到更廣泛的公開討論和驗證，所以技術細節和實現方法可能還存在一定的不確定性。

這兩條線路實際都是爲超高速鐵路測試設計的，因爲未來中國將可能建設時速超過1000公里的超級高鐵，當然也不排除可以用來進行電磁軌道炮的測試，兩者的核心技術都涉及到如何安全高效地控制巨大的能量，以實現對物體的超高速推進。

根據國外的研究，如果要通過電磁軌道將航天器發射到太空，可能需要幾百甚至幾千公里的軌道，電磁線圈也需要極大的電流，那麼中國的電磁軌道炮是如何將50噸的飛船送入太空的呢？

同樣根據早報的報道，這是要用電磁軌道將飛船加速到1.6馬赫，也就是5000多公里/小時，然後在出口處飛船點燃自己的火箭發動機，最終以7倍音速進入太空。打個比喻就是說，省去了超重助推器，直接把星艦用電磁加速到1.6馬赫，讓它自己飛向太空。這個速度和昨天星艦第三次測試飛行星艦脫離助推器時的速度幾乎一樣，意味着確實可以通過電磁軌道炮來省去最耗費燃料和成本的火箭第一級推進。

不過李少偉團隊的研究只是電磁雪橇超音速運行時與地面軌道之間的氣流分析，證明超音速下可安全運行，而電磁軌道推進是極爲複雜的系統還有很多技術難題需要解決，包括能量管理、軌道設計、材料結構等等，所以可能還有很長的路要走。

但中國科學家可能確實是在全力以赴地研究這個系統，我看到新聞報道稱，去年9月7日，中國航天科工三院，可能就是李少偉所在的磁電總體部，宣佈完成了商業航天電磁發射航行試驗，他們在一條380米長的線路上實現了234公里/小時的試驗速度，創造了國內高溫超導電動懸浮最高航行速度紀錄，標誌着這項技術取得了重大突破，基本具備了系統研製和試驗能力。

所以總體來看，中國科學家在高速鐵路和磁懸浮方面取得的巨大進步，正推動着電磁軌道發射技術研究的快速進展，可能已在電磁航天發射領域走在了世界前列，將有可能開闢一條和馬斯克Space X公司可重複使用星艦截然不同的路線。電磁軌道技術的使用，將可能徹底取代傳統航天發射中耗資巨大、對環境影響很大的第一級助推器，不僅有望大幅降低單次發射成本，還能提高發射頻率，實現快速的太空交通。

電磁軌道發射技術一旦突破，將有可能像馬斯克的星艦一樣，徹底改變我們進入太空的方式，帶來人類太空探索的巨大飛躍。