科幻走进现实，电磁弹射50吨航天器，我们究竟还要等多久

最近很多人都在讨论咱们国家航母上的电磁弹射技术，确实是让人感到非常自豪的一件事。

大家在新闻画面里可能都看到了，在长不过一百多米的航母甲板上，一道白光闪过，一架重达几十吨的战斗机，就像被一只无形的巨手猛地推了一把，在短短两三秒内就从静止加速到将近三百公里的时速，呼啸着冲向蓝天。

这种力量感和科技感，让不少人心里都冒出了一个更大胆的想法：既然电磁弹射的力量这么强大，我们能不能把它做得更大、更长，干脆用它来发射卫星，甚至是五十吨重的航天飞船呢？

把航天器像炮弹一样，直接“打”进太空轨道，这个听起来有点像科幻电影里的场景，离我们到底还有多远呢？

这个想法确实非常吸引人。

如果真的能实现，那对航天事业来说将是一场巨大的变革。

我们现在发射火箭，动静非常大，一枚巨大的火箭，自身重量几百上千吨，但其中百分之九十以上都是燃料和火箭的壳子，真正送到天上去的卫星或者飞船，只占了很小一部分。

火箭点火时地动山摇，喷出长长的火焰，消耗大量的化学燃料，成本非常高。

要是换成电磁弹射，那就完全不一样了。

它用的是电，理论上可以更清洁、更高效、成本也更低。

航天器可以安安静静地躺在一条长长的轨道上，通上电，然后就被平稳地加速，最后以极高的速度飞出去。

这就像我们坐高铁一样，安静又快速，如果发射卫星也能这样，那太空离我们就真的不远了。

基于这个美好的设想，科学家们早就提出过一个具体的方案。

那就是找一个合适的山坡，利用山体天然的倾斜角度，修建一条长达两三公里的超长电磁弹射轨道。

把几十吨重的航天器放在上面，一次性把它加速到一个非常高的速度，让它能够冲出地球厚厚的大气层。

这个计划听起来是可行的，毕竟我们航母上的技术已经证明，电磁力完全有能力在短距离内推动几十吨的重物。

把距离拉长，获得更高的速度，从逻辑上是说得通的。

然而，当我们真正着手去计算和分析的时候，就会发现两个非常棘手，甚至可以说是无法逾越的物理难题。

第一个难题，就是进入太空轨道所需要的速度。

物理学告诉我们，一个物体想要不掉下来，稳定地绕着地球转圈，它在近地表的速度必须达到一个最低门槛，这个速度被称为“第一宇宙速度”，具体数值是每秒7.9公里。

这个数字是什么概念呢？

就是一秒钟要飞将近八公里，换算成我们熟悉的时速，那就是每小时两万八千多公里。

我们最快的飞机，时速也就三千多公里，连它的零头都不到。

更关键的是，如此高的速度，已经和炸药爆炸时产生的速度差不多了。

这就引出了第二个难题，那就是我们地球外面包裹着一层厚厚的大气层。

平时我们感觉不到空气的存在，但当你高速运动时，空气就会变成一堵看不见的墙。

你把手伸出高速行驶的汽车窗外，都能感觉到巨大的阻力，更何况是以每秒近八公里的速度去撞击空气。

如果一个航天器真的在地面附近，在稠密的大气层里达到了这个速度，那它和空气分子的剧烈摩擦，会产生难以想象的高温，几千度甚至上万度的高温足以在瞬间把任何已知的材料都烧成灰烬。

也就是说，还没等它飞出大气层，它自己就先变成了一颗耀眼的人造流星，在空中解体了。

同时，这么快的速度在空气中穿行，还会产生极其恐怖的音爆，那声音的破坏力不亚于一场剧烈的爆炸，会对地面上的一切造成毁灭性的打击。

所以，想一步到位，直接在地面上用电磁弹射把航天器加速到入轨速度，这条路是行不通的。

物理规律这道坎，我们绕不过去。

不过，聪明的科学家们很快就想出了一个折中的办法，既然“一口气吃不成胖子”，那我们就分两步走。

这个新方案的核心思想是，电磁弹射不负责把航天器全程送到位，而是只负责“起跑助推”这最关键的一段。

具体来说，我们还是建造那条两公里长的山坡轨道，但我们的目标不再是遥不可及的每秒7.9公里，而是设定在一个相对温和的速度，比如说，每秒3公里，也就是差不多10马赫的速度。

这个速度虽然也很快，但相比入轨速度已经低了很多。

航天器在冲出轨道的一瞬间，虽然也会和空气摩擦产生高温，但温度大概能控制在八百摄氏度左右。

这个温度虽然也很高，但通过给航天器加装一个像火箭头部那样的整流罩，用耐高温的材料来保护，是完全可以承受得住的，不至于被烧毁。

那么，这个每秒3公里的初速度有什么用呢？

用处可太大了。

它给了航天器一个巨大的初始动能，就像一个超级助推器。

凭借这股强大的冲劲，航天器可以在短短一分钟之内，像一颗炮弹一样，垂直向上猛冲到一百六十公里甚至两百公里的高空。

这个高度，已经远远超过了我们通常所说的大气层和太空的分界线，那里的空气已经非常非常稀薄了，空气阻力几乎可以忽略不计。

接下来，第二步就开始了。

当航天器依靠惯性飞到最高点附近，它自身携带的小型火箭发动机就会点火。

请注意，是“小型”火箭。

因为它已经摆脱了地球引力和空气阻力的最大束缚，就像一个已经跑起来的运动员，只需要轻轻一推就能继续加速。

它不再需要像在地面起飞时那样携带巨量的燃料。

只需要在近乎真空的太空中，再持续加速一段时间，就能很轻松地把自己的速度从每秒几公里，补充到进入轨道所需要的每秒7.9公里。

我们来算一笔账，就能明白这个方案的优势有多大了。

比如，我们要发射一个五吨重的卫星，如果用传统的化学火箭，整枚火箭的起飞重量至少要达到两百五十吨，绝大部分重量都是为了在起飞阶段对抗地球引力和空气阻力的燃料。

而如果用“电磁弹射加火箭接力”的方式，一个总重十吨的航天器，可能只需要携带三四吨的燃料就足够完成最后的入轨了。

这就意味着，发射成本可以大大降低，效率得到极大的提升。

既然这个方案这么好，为什么我们现在还没有看到实际应用呢？

这主要是因为它也面临着一些现实的困难。

首先，建在山坡上的倾斜轨道，它的发射方向是基本固定的，就像一门焊死在阵地上的大炮，只能朝一个方向打。

但是我们的航天发射任务是多种多样的，需要把卫星送到不同的轨道上去，这就要求发射时能选择不同的方向，一个固定的发射架显然满足不了这个需求。

其次，还是噪音问题。

即便速度降低了，出膛瞬间的音爆依然非常强烈，会对周边几百平方公里的环境造成严重干扰，所以选址非常困难。

再加上这几年，可回收火箭技术发展得非常快，发射成本也在不断降低，这就给电磁弹射技术带来了很大的竞争压力，大家会衡量，到底哪种方式更划算。

不过，科技的进步是永不停歇的。

针对倾斜轨道的这些缺点，一个更加先进、也更加完美的方案被提了出来，那就是垂直电磁弹射。

顾名思义，就是建造一个像发射井一样垂直于地面的电磁弹射装置。

航天器从井底开始，垂直向上加速。

这个方案的好处非常明显。

首先，它彻底解决了发射方向的难题。

因为是垂直发射，我们可以利用地球的自转，在合适的时间点发射，理论上可以进入任何我们想去的轨道，灵活性大大提高。

其次，垂直向上是穿越大气层的最短路径，航天器与空气摩擦的时间更短，能量损失更小。

同时，噪音和冲击波主要是垂直向上传播，对地面的影响也会小很多。

更令人振奋的是，这个垂直电磁弹射已经不只是一个停留在纸面上的概念了。

我们国家已经公开了相关的试验装置，一个高达四十四米的垂直电磁弹射试验设施已经建成。

这说明我们已经在这个领域取得了关键性的技术突破，正在从理论走向实践。

虽然四十四米的高度离真正的航天发射还有很长的路要走，但它就像一个坚实的台阶，标志着我们正朝着这个颠覆性的未来技术稳步前进。

从航母甲板上的惊艳亮相，到对未来太空发射的宏伟构想，电磁弹射技术正一步步将科幻变为现实，它所描绘的，是一个更加高效、廉价、便捷的太空时代，值得我们每一个人去期待。