打造中国星链，第二次空间竞赛在中美之间进行

本文转载自：晨枫老苑（ID:ChenFengLaoYuan）

第一次空间竞赛在美苏之间，以“阿波罗登月”结束，美国胜利。第二次空间竞赛在中美之间，这一次不为面子，为里子，竞赛围绕着星链，现在要进入高潮了。

海南文昌的新发射设施

长征8的发射

马斯克的星链在乌克兰战争里大出风头，为乌克兰提供了低成本便携式卫星通信，极大帮助了传统通信系统受到俄军强力压制的乌军。星链由于全球到达，具有高速数据通信能力，有可能成为6G标准的一部分。中国在5G时代领先，美国决心要在6G时代抓回领导权。美国在5G时代的落后说明了一个问题：没有存在就不可能有领导权。现在，高速数据通信发展到了空间时代，中国如果不在太空布满小卫星，就谈不上空间数据通信的领导权。这是“中国星链”的最大动力。

另一方面，星链卫星“霸占”低轨道，横冲直撞，无所不在，甚至对中国空间站造成威胁。从空间安全角度出发，中国需要部署空间测控系统，掌握星链的动向，并提供可用的反制措施。把星链卫星打下来是不现实的。星链已有3500多颗卫星在轨，计划最后达到近3万颗，打是打不过来的。但截获和干扰是可能的。和GPS卫星一样，地面干扰靠旁瓣，效果不好。视线内干扰最好，这就要靠太空中中国自己的“反星链”了。

不管是为了什么目的，《南华早报》引用中国《宇航学报》上宋征宇的文章报导，中国正在海南文昌建设新的长征8火箭制造和发射设施，采用脉动装配线，每年可组装和发射50枚长征8，每枚可携带20多枚星链级卫星。也就是说，差不多每年1000枚“中国星链”卫星的速度，与SpaceX的速度差不多。

宋征宇是长征8的总设计师。

这将使得中国卫星发射能力差不多翻番。相比之下，SpaceX在2022年发射了61次，不过很多是用可重复使用的猎鹰9发射的。长征8是低成本，但不是重复使用的。据报道，中国现有运载火箭的发射成本约3000美元/公斤载荷，和SpaceX相近。长征8可显著降低。

另一个不同的是，“中国星链”采用700公里高度的太阳同步轨道（SSO），也就是说，同一颗卫星每天在相同的时候经过地球表面同一个地方。星链是高度550公里的低高度地球轨道（LEO），轨迹相对“错乱”，靠数量众多才能可靠覆盖。“中国星链”计划发射13000颗卫星。较高的轨道意味着更大覆盖面积，需要的卫星数量较少，运载火箭推力要求增大（同理，反卫星导弹的推力要求也更大），信号功率要求比星链高，但依然较低。

在军事上，更高的SSO卫星可容易地锁定与较低轨道LEO星链通信的地面发射站，也能有效地施加干扰。在乌克兰，星链发射站是“背包可携带”，机动灵活，用常规方法难以锁定。但“骑在”星链卫星的头顶上，就一目了然了。然后该干嘛干嘛。当然，锁定发射站是被动的，干了都没人知道；干扰就是战时行动了，否则会带来很大的国际政治问题。

现在用SSO的卫星不多，主要是一些地球观察卫星。每天在固定的时间通过固定的地点，容易比较地面的变化，对观察农作物、冰川、森林、地表温度等特别有用。部份“中国星链”卫星将兼职各种地球观测，而不只是通信。

据报道，中国现有在轨约4000颗各种卫星，长征8上马后，数量将急速增加。

中国现有运载火箭要么太大，要么太小，不适合发射星链级卫星。长征8虽然不可重复使用，但采用了新的低成本脉动装配技术，极大降低了成本。

传统火箭装配是固定工位，不同工种的技工、用于不同部份装配的工装和材料不断开入撤出，逐步完成装配任务，然后最后一次性运出去，效率较低，只适合小规模的“作坊制造”。

流水线相反，被装配的东西在不停运动的传送带上，每一道工序很简单，也很专门化。在整个流水线上，所有工序并行进行，装配效率达到最大化。

但流水线适合装配相对简单的东西，也需要巨大的产量才合理。运载火箭装配太复杂，产量也没有那么高。

脉动装配线介于固定工位和流水线之间。运载火箭在装配的每一个阶段中，移动到相应工位，工人、各种工装和材料“一拥而上”，完成本阶段的装配任务，然后移动到下一个工位。这样容许多个工位对不同装配阶段的火箭同时工作，大大提高效率。

SpaceX已经采用脉动制造了。中美的战斗机制造也采用脉动制造。

中国强大的制造业则提供了量大质优的基本组件，这是供应链优势。先进技术进一步降低成本。比如传统的三余度惯导降低到双余度惯导，可靠性用先进数字技术补偿。

长征8也是世界上第一个取消模态试验的火箭，节约了时间和试验开支。实际火箭不是理想的刚性体，瘦长箭体的振动和弹性需要精确管理，确保不会因为共振在发射和飞行中解体。传统上，每一枚火箭组装完毕后，要进行模态试验，对实际振动特性和弹性模态精确摸底，然后局部微调补偿。长征8是第一个在设计中就取消全尺寸模态试验的火箭。首先是高度一致的制造和前所未有的质量控制水平，然后设计人员用数字仿真就可以精确复现不同载荷和发射条件下（包括取消助推级、载荷段整流罩修型）的振动和弹性模态，并调整相应火箭参数，确保发射和飞行安全。

这好比木匠手工打制橱柜和IKEA橱柜的差别，IKEA厉害之处不只是低成本，还在于高度一致性，谁都能在系列内用自选模块拼装起来，不需要木匠这里削一刀、那里补一块的调整。

现在，运载火箭发射一方面是大工业作业，另一方面依然像木匠铺子，还是对每一件作品量身修裁的。先进的数字化使得设计和发射准备时间缩短了12个月。

火箭制导也采用全新方法。传统的两级火箭是在一级抛掉后，第二级立刻点火，继续上升，最后用载荷级的姿控火箭控制入轨。长征8不然。在一级抛掉后，在惯性和重力作用下，在亚轨道高度“机动滑翔”到目标位置，再点燃第二级火箭。

大气层内起滑是中国高超滑翔弹的绝技。在助推火箭关机后，导弹靠惯性和重力的作用，最终自然低头。在改为水平姿态的时候，再次启动发动机，水平推进，直到最终进入滑翔状态。这比高抛弹道然后俯冲改平要节约能量，降低弹道，增加探测难度，提高起滑可靠性，但对精确姿控的要求非常高。长征8很可能是共享了相似的技术，提高了入轨精确性，也能更加有力地补偿不完美发射时的轨迹偏离，利用大气的亚轨道滑翔机动比在空间用姿控火箭硬推要省燃料，也更加精确。

海南文昌正在加紧施工，发射台以10天一层的速度加班加点，主体结构已经提前20天完工，预计2024年6月进行第一次发射。

但长征2D等老兵也没有闲着。6月15日，太原卫星发射中心用长征2D一次性发射41颗卫星升空，卫星顺利进入500公里高度的太阳同步轨道。

这一批主要是高分06A小卫星，对地观测分辨率达到0.75米。这次发射把吉林1号星座从72颗增加到108颗（箭上不全是吉林1号的小卫星），计划在2023年底前进一步增加到138颗，届时可提供10分钟全球重访周期。

通信卫星是地球同步轨道，在地球上任一地方，同一颗地球同步轨道卫星看起来在同一个位置，不管昼夜。太阳同步轨道不一样，在地球上任一地方，太阳同步轨道卫星在固定的时候重访。所以地球同步轨道卫星对地面“凝视”，太阳同步轨道卫星对地表“扫视”，但“看到”的地方是每天当地时间同一个时刻，便于前后比较，对地球观测特别有用。对军事侦察当然同样有用。如果需要，还可以没有夜间观察的夜视问题，因为看到的永远是大白天。可以想象坐飞机向西飞、追着太阳跑，只是速度更快，太阳永远在同一位置，飞机下的地面也永远在白天。

常规侦察卫星的轨道更低，不仅分辨率更高，单颗卫星的重访周期也更短。但太阳同步轨道卫星组成密集星座，重访周期就不成问题，当然需要有些是白天卫星，有些是夜视卫星。星座的分辨率也与单星不一样。反复观测同一目标提供的不是静态的分辨率，而是对变化的分辨率，与静态的图像分辨率同样重要。人眼观察周围，对动静特别敏感，所以隐蔽的第一原则是静止不动。对卫星的反侦察也一样，不怕分辨率高，就怕一动就被发现。老是静止不动，那就跟废了差不多了。

吉林1号要在2025前前达到300颗小卫星，都是高分06A级别的分辨率。中国不仅有这个产能，而且把成本降下来了，每颗高分06A现在只有400万人民币，二线城市一套房的价格？与8年前的第一代吉林1号卫星相比，重量和成本都下降约95%（不是笔误！）。

美国也有地球观测小卫星星座，Planet Lab现有150多颗卫星，也在继续发射。但Planet Labs的卫星只有少数达到1米一下的分辨率。

吉林1号的图片已经在2023年2月土耳其地震后用于联合国的救灾工作中，泰国等国也用上了，中国地方政府也用于台风、洪水等救灾工作。没灾的时候，解放军也会对这100多颗（马上就要300颗了）卫星都看到些什么比较好奇吗？你猜？

这只是中国星链版图的一半。7月12日，中国民企蓝箭航天在酒泉成功发射了“朱雀2号”液氧甲烷火箭，领先于SpaceX、蓝色起源等对手，成为世界第一。

常规运载火箭采用液氧煤油，成本低，推力大。但比冲（可简单化地看作火箭发动机的推重比）最高的是液氧液氢火箭，“阿波罗”登月时“土星V”就是因为这个原因采用技术复杂的液氧液氢发动机。

甲烷（CH4）是自然界里最接近氢气的东西，制备、储运、使用远比液氢容易，成本低得多，所以以甲烷为主要成分的天然气在清洁电力里具有非常重要的地位。在火箭上，甲烷火箭具有接近液氢火箭的性能，但成本低得多，甲烷比液氢容易玩，但与煤油相比，依然有储罐温度低、压力高的难题，想想家用液化气就知道了。甲烷在常温常压下稳定，但甲烷火箭不等于真背一个天然气包上宇宙，那太大了。

液氧甲烷火箭维持了近似煤油火箭的低成本和近似液氢火箭的高性能，更重要的是低污染。当运载火箭像节日的焰火一样上天的时候，航天污染是现实的问题，尤其是污染直接排放到敏感的高层大气。中国领先了。

当然，美国也有领先的，SpaceX的可回收发射技术就是中国正在追赶的，已经有多家推出类似的回收方案，商业化正在路上。

同时，在7月12日的中国商业航天高峰论坛上，中国航天科工宣布正式启动超低轨道通遥一体卫星星座建设，首发星计划2023年12月发射，2024年构成9星星簇，2025年构成示范系统和1天级服务响应能力，2030年形成300颗卫星的星座。这是在300公里以下运行的小卫星，在轨道高度上把美国星链包夹在中间。

超低轨道的好处就一个字：近。

拍照的人都知道，什么长枪短炮都比不上走近一步。航天科工要求达到0.5米分辨率和15分钟级服务全球响应能力的时间，最终可达10分钟，包括可见光、合成孔径雷达、高光谱、红外等遥感能力，星座里通信、中继、遥感小卫星各尽其职，而不追求一星全能，大量信息在星上网络化处理，降低对地面站的依赖。

更加丧心病狂的是，这些小卫星可能用高空无人机发射，大大降低发射成本，大大增加发射的气象窗口，还便于从更加有利的地理位置发射和入轨。

中国对美国的追赶真是上追九天，下追黄泉啊，一点缝隙都不留，全场紧逼呢。在外交上，美国追着中国满世界跑；在科技上，中国追着美国满宇宙跑。妥妥的G2。

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