辣評(píng)-weekly:神作《星際航行概論》;SpaceX獵鷹火箭再次刷新復(fù)用記錄;長(zhǎng)征火箭400次邁上四大臺(tái)階
《衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)》宗旨:秉承星云大師“達(dá)人達(dá)己”的理念,我們調(diào)動(dòng)我們的智慧,專業(yè)、真誠(chéng)、用心……為我們的合作伙伴在市場(chǎng)上出一份力。祝各家企業(yè)發(fā)展順利,年年進(jìn)步!



錢學(xué)森的星際航行夢(mèng),
是怎么從科幻到現(xiàn)實(shí)的?
1935 年8 月,錢學(xué)森以清華大學(xué)留美公費(fèi)生的身份赴美留學(xué),先在麻省理工學(xué)院攻讀碩士學(xué)位,后入加州理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。在師從馮·卡門讀博之際,他以研究空氣動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ),逐步拓展學(xué)術(shù)領(lǐng)域,并于1947 年提出技術(shù)科學(xué)思想,此后又開拓了工程控制論和物理力學(xué)兩個(gè)原創(chuàng)性的研究方向。與此同時(shí),他從未放棄對(duì)星際航行的探索,一直沿著此前科技幻想的思路,從多個(gè)角度探究星際航行的交通工具實(shí)現(xiàn)的可能性。在美國(guó)期間,他以獨(dú)著或合著的方式發(fā)表了《原子能》《探空火箭最優(yōu)推力規(guī)劃》《遠(yuǎn)程火箭飛行器的自動(dòng)導(dǎo)航》《從衛(wèi)星軌道上起飛》等多篇學(xué)術(shù)論文。
正因如此,當(dāng)1955 年回國(guó)時(shí),錢學(xué)森已經(jīng)形成了比較系統(tǒng)的星際航行思想體系,集中體現(xiàn)于他在《工人日?qǐng)?bào)》1956 年11 月4 日第4 版上發(fā)表的文章《星際航行與科普工作》中。文章以通俗簡(jiǎn)明的語言解釋了星際航行就是指利用火箭和高速飛行技術(shù),使人類能夠在脫離地球后航行于星際空間,以宇宙為活動(dòng)園地,像哥倫布一樣去發(fā)現(xiàn)星際空間的“新大陸”?;诖吮尘耙约凹夹g(shù)條件,錢學(xué)森又實(shí)事求是地提出星際航行的分步走戰(zhàn)略,第一步就是建造“一個(gè)圍繞地球轉(zhuǎn)的,在空氣層外的星際航行碼頭”。
所謂“星際航行碼頭”,其實(shí)就是人造衛(wèi)星。那么,這樣的星際航行碼頭又該如何建造呢?文章指出:“一次一次用火箭從地面把建筑材料和其他物資運(yùn)到這個(gè)人造衛(wèi)星上去,慢慢地把星際航行的船在人造衛(wèi)星上組合起來?!辈浑y看出,這個(gè)就是空間站的概念。隨后,錢學(xué)森還計(jì)算出建立一個(gè)距地3000 公里的星際航行碼頭,采用多級(jí)火箭運(yùn)輸1 噸物資所需要的火箭重量。但由于消耗極大,他還頗富想象力地提出“火箭回收”的設(shè)想,指出:“運(yùn)輸火箭,不論第一級(jí)的大火箭也好,第二級(jí)的小火箭也好,只要加上翅膀,是能夠飛回地面的,所以運(yùn)輸火箭是可以用許許多多次的。”
后來,錢學(xué)森在中國(guó)科學(xué)院舉辦的星際航行座談會(huì)上,再次談及“設(shè)法回收第一級(jí)火箭的空體,修補(bǔ)后再用第二次”的想法。因此,若二級(jí)火箭和火箭回收的設(shè)想均可實(shí)現(xiàn),如此往返幾百次便可建立一個(gè)距地3000 公里的龐大的星際航行碼頭。而這個(gè)碼頭以6.43 公里/ 秒的速度繞地運(yùn)轉(zhuǎn),星際船在這個(gè)碼頭上只要再加上2.67 公里/ 秒的速度就可脫離地球引力,且只要30 小時(shí)就可抵達(dá)月球;若以7.5 公里/ 秒的速度出發(fā),則僅需8.6 小時(shí)即可抵達(dá),如此就可以組建“月球遠(yuǎn)征艦隊(duì)”,實(shí)現(xiàn)地球與月球的常態(tài)化通航。
由此出發(fā),文章繼續(xù)提出以這個(gè)碼頭為中轉(zhuǎn)站前往其他行星,并分別計(jì)算出前往水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星(作者注:2006 年,國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將冥王星降格為矮行星,冥王星不再處于太陽系行星行列)所需要的速度和時(shí)間。其中,前往火星的旅程為237 天。為了實(shí)現(xiàn)火星旅行常態(tài)化,文章又提出在火星上空建立一個(gè)星際航行碼頭,形成“地球—地球星際航行碼頭—火星星際航行碼頭—火星”的火星旅行線路圖。當(dāng)然,要實(shí)現(xiàn)如此浩大的計(jì)劃,同樣需要建立一支星際艦隊(duì)。
當(dāng)有人提問能否到另一個(gè)恒星去時(shí),錢學(xué)森謹(jǐn)慎地回答,以現(xiàn)有科技條件尚無法實(shí)現(xiàn)在恒星空間航行。這也充分體現(xiàn)出錢學(xué)森的求是精神,他明確給出了科學(xué)與科幻之間的界限,從而通過指出重點(diǎn)所在,引導(dǎo)大家把力氣用在真正值得用的地方。然而科技史上的諸多成果又何嘗不是來自科學(xué)幻想!
書本上的錢老是一個(gè)神格化的錢老,但聽火箭院老領(lǐng)導(dǎo)聊起錢老,多了很多人格化的故事,更為豐滿鮮活。
怎么形容這種感覺呢?就像讀大學(xué)前看書上某某教授,德高望重,等讀大學(xué)認(rèn)識(shí)后,發(fā)現(xiàn)這位教授帶頭追劇、開車時(shí)罵罵咧咧,當(dāng)然表現(xiàn)不盡相同,但感覺總歸如是吧。
但錢老的一本書,卻越讀越神圣,絲毫不敢褻瀆,這就是《星際航行概論》。

上圖為宇航出版社2008年12月第1版印刷版本,別看只薄薄270頁,信息量和內(nèi)涵之豐富,更甚2700頁。
筆者第一次知道什么是好書,是看錢穆的《中國(guó)歷代政治得失》,三聯(lián)書店2013年2月重印版,短短181頁的小冊(cè)子,字字珠璣。
從字字珠璣角度,《星際航行概論》就是理工科的《中國(guó)歷代政治得失》。

好在哪兒呢?
內(nèi)容全面,涵蓋火箭設(shè)計(jì)各個(gè)技術(shù)問題
錢老在1962年4月寫的序中說,他寫此書試圖達(dá)到目的之一是說明實(shí)現(xiàn)星際航行的各個(gè)技術(shù)問題,整本書,包含火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、軌道、制導(dǎo)、通訊、再入、防輻射、飛船、電源等各種問題,綜合性之強(qiáng)無出其右。
真正的大師,是跨越了專業(yè)的,才可以真正駕馭這些問題。

理論推導(dǎo)扎實(shí),集中體現(xiàn)了第一性原理
這么多技術(shù)問題,是不是都是綜述和泛泛之談,一如現(xiàn)在市面上大多數(shù)書籍呢?
在《星際航行概論》中,各章節(jié)完成概述后,都是由公式推導(dǎo)作為開端的。
如圖,短短一個(gè)兩個(gè)公式,就解讀了火箭飛行。筆者曾經(jīng)引用了這張圖片和方程5.1,來解讀什么是火箭小回路設(shè)計(jì),因?yàn)樾』芈吩O(shè)計(jì)涉及的環(huán)節(jié)都完全包含在這個(gè)方程中了。

概論中的理論推導(dǎo),讀起來有朗道的力學(xué)和流體力學(xué)那種邏輯暢快感。因?yàn)閿?shù)學(xué)是邏輯,邏輯無敵!
又如『星際航行中的通訊問題』一章中,通過定性和半定量分析,得出了總重量均等地分配于發(fā)射機(jī)設(shè)備及天線之間,取得平衡而達(dá)到最佳效果?筆者讀完大有那種一切都在控制中之感。

圖表豐富,大量形象案例直觀展示
一本理論推導(dǎo)的書容易寫的干癟,喜歡公式的人樂在其中但不一定能與場(chǎng)景結(jié)合,不喜歡公式的人則更視為天書。
《星際航行概論》是一本有愛的書,這里有大量型號(hào)案例。

有實(shí)用表格:

有實(shí)用圖表:

還有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù):

就拿這個(gè)速度損失,火箭飛行時(shí)重力引起的速度損耗估計(jì)為1200m/s,與空氣阻力損耗之和為1300~2000m/s。筆者計(jì)算過多個(gè)型號(hào),無一不命中,請(qǐng)問哪一本書里會(huì)寫,又有哪本書中敢寫(怕寫錯(cuò))?!??!

對(duì)問題分類清晰,表述全面
理論是邏輯,圖表、經(jīng)驗(yàn)都是散點(diǎn),怎么全盤了解一個(gè)問題呢?
錢老廣泛采用了分類,且非常簡(jiǎn)練,無關(guān)的廢話一句不多說。用時(shí)興的話來說,都是干貨,而且是全面的干貨。
如發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向怎么調(diào)節(jié):

如這個(gè)重量的分類和表述,最后還帶有重量統(tǒng)計(jì),你在哪本書中見過?

注重設(shè)計(jì)流程,可用于指導(dǎo)具體工程設(shè)計(jì)
如果作為一本教科書,以上已經(jīng)很完善了,但如果用于工程單位,怎么指導(dǎo)干具體工作呢?得有流程?!缎请H航行概論》在章節(jié)的末尾就給出了型號(hào)研制流程。
如運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)過程:

如制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì):

關(guān)注技術(shù)發(fā)展,對(duì)火箭發(fā)展的展望正在變成現(xiàn)實(shí)
對(duì)過去的技術(shù)進(jìn)行總結(jié)固然重要,對(duì)未來的展望才是人類真正的榮光?!缎请H航行概論》也做到了。
這本寫于上世紀(jì)60年代的書,早就出現(xiàn)了海射、回收、空射等。

至今為止,我們的火箭還在地球表面飛行,但這本書里,已經(jīng)在推導(dǎo)火箭接近光速時(shí)的齊奧爾科夫斯基公式的變體了。
書中說:人在太陽系中研究自然,一定會(huì)給科學(xué)技術(shù)帶來一個(gè)全新的境界,使科學(xué)技術(shù)達(dá)到以前不能達(dá)到的水平,使宇宙航行能夠變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。因此,星際航行會(huì)給宇宙航行開辟新道路。

用科學(xué)技術(shù)達(dá)到全新的境界,以達(dá)到人內(nèi)心的滿足,是一種接近超道德的追求,這就是神作《星際航行概論》。
《星際航行概論》可以被稱為中國(guó)航天的啟蒙著作,錢老在這部書中提到的很多技術(shù)和暢想,我們至今還沒有完全做到。這體現(xiàn)了一位戰(zhàn)略科學(xué)家的高瞻遠(yuǎn)矚。按照人類航天技術(shù)現(xiàn)在的發(fā)展速度,到本世紀(jì)中葉,能不能把《星際航行概論》中提出的技術(shù)完全成熟化、廣泛應(yīng)用,難度都是很大的?;蛟S,這就是開創(chuàng)者和領(lǐng)路人的意義吧。



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12月10日,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功將實(shí)踐六號(hào)05組衛(wèi)星發(fā)射升空,至此,我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭迎來了第400次發(fā)射??梢哉f,長(zhǎng)征火箭發(fā)射正朝著越來越密集、越來越可靠的方向發(fā)展,且總的入軌質(zhì)量和平均每次發(fā)射的入軌質(zhì)量也越來越高。長(zhǎng)征火箭不但在中國(guó)航天發(fā)射中扮演著主力軍角色,而且在世界航天發(fā)射領(lǐng)域也扮演著越來越重要的作用。
從無到有的第一個(gè)100次
1970年4月24日,我國(guó)使用長(zhǎng)征一號(hào)火箭成功將我國(guó)首顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”送入太空,標(biāo)志著中國(guó)人航天時(shí)代的到來。
由于該火箭的直徑只有2.25米,發(fā)展?jié)摿τ邢?,因此我?guó)又研制了直徑更大的長(zhǎng)征二號(hào)火箭,但受我國(guó)鐵路運(yùn)輸隧道的尺寸限制,火箭直徑只能限制在3.35米以內(nèi),由此形成了“長(zhǎng)征二號(hào)”系列、“長(zhǎng)征三號(hào)”系列和“長(zhǎng)征四號(hào)”系列運(yùn)載火箭。
“長(zhǎng)征二號(hào)”使我國(guó)具備了兩噸級(jí)衛(wèi)星的入軌能力,并多次發(fā)射返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星。后來經(jīng)過技術(shù)改進(jìn),形成了長(zhǎng)征二號(hào)C/D/E/F等派生型號(hào),在我國(guó)近地軌道/太陽同步軌道衛(wèi)星的發(fā)射中扮演著重要角色。
另外,這個(gè)系列中還有“風(fēng)暴一號(hào)”和“風(fēng)暴二號(hào)”,并在1981年執(zhí)行了我國(guó)首次“一箭三星”發(fā)射任務(wù)。
相對(duì)于“長(zhǎng)征二號(hào)”系列,“長(zhǎng)征三號(hào)”系列則將目光瞄準(zhǔn)高軌衛(wèi)星,它在“長(zhǎng)征二號(hào)”兩級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,增加以高性能液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的三子級(jí)。該火箭在1984年將我國(guó)首顆地球同步軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射入軌,并在1990年執(zhí)行了我國(guó)首次為國(guó)外提供衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的“亞洲一號(hào)”任務(wù)。
后來的“長(zhǎng)征三號(hào)甲”系列以“長(zhǎng)征三號(hào)甲”為基本型,分別捆綁0、4、2個(gè)2.25米直徑的助推器,形成了地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力2.6噸~5.5噸的長(zhǎng)征三號(hào)甲/乙/丙等型號(hào)。
在我國(guó)地球同步軌道通信衛(wèi)星工程中,同時(shí)發(fā)展起來的“長(zhǎng)征四號(hào)”,在“長(zhǎng)征二號(hào)”系列結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了常溫動(dòng)力的液體三子級(jí),在我國(guó)太陽同步軌道衛(wèi)星發(fā)射中扮演著重要角色。
在前100次發(fā)射中,長(zhǎng)征火箭也經(jīng)歷過挫折。1992年3月22日,“長(zhǎng)征二號(hào)E”發(fā)射澳大利亞通信衛(wèi)星時(shí),因?yàn)殇X制多余物造成助推器故障,導(dǎo)致發(fā)射中止,這一天后來被定為航天質(zhì)量日。1996年,“長(zhǎng)征三號(hào)乙”首飛時(shí)因姿態(tài)失控,墜毀在發(fā)射場(chǎng)附近的山坡上。
中國(guó)航天人痛定思痛,逐漸形成了嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠性規(guī)范,目前長(zhǎng)征系列火箭的發(fā)射成功率已達(dá)世界領(lǐng)先水平。2003年,“長(zhǎng)征二號(hào)F”將承載著楊利偉的神舟五號(hào)載人飛船發(fā)射入軌,標(biāo)志著我國(guó)擁有了具備載人能力的火箭。
更高更遠(yuǎn)的第二個(gè)100次
2007年,長(zhǎng)征火箭在實(shí)現(xiàn)第100次發(fā)射7年半后,就實(shí)現(xiàn)了第二個(gè)100次發(fā)射。在此期間,雖然長(zhǎng)征火箭家族沒有新成員加入,但“長(zhǎng)征二號(hào)”系列和“長(zhǎng)征三號(hào)”系列不斷迭代升級(jí),性能逐漸提高,鑄就了一個(gè)又一個(gè)輝煌。
在這一階段前,長(zhǎng)征火箭所達(dá)到的最大高度是發(fā)射中歐合作的“雙星計(jì)劃”任務(wù),將衛(wèi)星送到了遠(yuǎn)地點(diǎn)達(dá)7萬公里的軌道。而經(jīng)常執(zhí)行的地球同步軌道發(fā)射任務(wù),火箭一般只將衛(wèi)星送到3.6萬公里高度。對(duì)38萬公里外的月球而言,為了穩(wěn)妥起見,2007年“長(zhǎng)征三號(hào)甲”只將嫦娥一號(hào)探測(cè)器送到地球同步轉(zhuǎn)移軌道,隨后由探測(cè)器自身多次變軌飛向月球。
到了2010年,“長(zhǎng)征三號(hào)丙”已經(jīng)能夠?qū)㈡隙鸲?hào)探測(cè)器直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道,代表了我國(guó)航天發(fā)射能力和入軌精度上了一個(gè)新臺(tái)階。
2011年,載人航天領(lǐng)域的“天宮一號(hào)/神舟八號(hào)”任務(wù)對(duì)長(zhǎng)征火箭提出了更高要求,這是我國(guó)首次執(zhí)行空間交會(huì)對(duì)接任務(wù),必須將神舟飛船發(fā)射到與“天宮一號(hào)”共面的軌道。由于有這樣嚴(yán)格的要求,我國(guó)通過零窗口發(fā)射技術(shù)和迭代制導(dǎo)技術(shù),長(zhǎng)征火箭圓滿完成了“神舟八號(hào)”“神舟九號(hào)”“神舟十號(hào)”發(fā)射任務(wù)。
脫胎換骨的第三個(gè)100次
從2014年~2019年,長(zhǎng)征火箭完成了第三個(gè)100次發(fā)射任務(wù)。與以往不同的是,在老一代“長(zhǎng)征二號(hào)”“長(zhǎng)征三號(hào)”和“長(zhǎng)征四號(hào)”續(xù)寫不老傳奇的同時(shí),新一代“長(zhǎng)征五號(hào)”“長(zhǎng)征六號(hào)”和“長(zhǎng)征七號(hào)”也登上歷史舞臺(tái)。該系列火箭以無毒無污染的煤油/液氧和液氫/液氧為推進(jìn)劑,不但運(yùn)載能力有極大提升,技術(shù)水平也有了質(zhì)的飛躍。
2015年9月,“長(zhǎng)征六號(hào)”作為我國(guó)新一代運(yùn)載火箭家族的首個(gè)成員,在太原衛(wèi)星發(fā)射中心將20顆衛(wèi)星發(fā)射入軌。該火箭的一子級(jí)采用一臺(tái)推力達(dá)120噸級(jí)的YF-100發(fā)動(dòng)機(jī),使用煤油/液氧為推進(jìn)劑。
此后,各子級(jí)均采用煤油/液氧推進(jìn)劑的“長(zhǎng)征七號(hào)”在2016年發(fā)射成功,使我國(guó)的低軌道運(yùn)載能力提升到14噸級(jí)。2016年末,首飛的“長(zhǎng)征五號(hào)”更是長(zhǎng)征火箭家族中的“王者”,使我國(guó)地球同步轉(zhuǎn)移軌道的運(yùn)載能力提升到14噸,并實(shí)現(xiàn)了我國(guó)5米直徑箭體模塊的首次使用。
不過,我國(guó)在2017年也遭遇“長(zhǎng)征五號(hào)遙二”飛行失利的挫折,此后我國(guó)對(duì)YF-77液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn),使得這種推力達(dá)50噸級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)在后來的發(fā)射任務(wù)中連戰(zhàn)連捷。
在這一階段,我國(guó)的遠(yuǎn)征系列上面級(jí)也投入使用,分別用于“長(zhǎng)征三號(hào)甲”“長(zhǎng)征二號(hào)”和“長(zhǎng)征五號(hào)”等火箭組合,為原有型號(hào)執(zhí)行更加靈活多樣的飛行任務(wù)提供了可能。特別是在北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射中,遠(yuǎn)征上面級(jí)扮演著極為重要的角色。
長(zhǎng)征火箭家族中的首種全固體火箭——“長(zhǎng)征11號(hào)”,也在這時(shí)期投入使用。它具有反應(yīng)快速、使用簡(jiǎn)便、可以實(shí)施快速發(fā)射及海上發(fā)射的特點(diǎn),在小衛(wèi)星發(fā)射中扮演了重要角色。
大國(guó)重器的第四個(gè)100次
從2019年~2021年的兩年多時(shí)間里,雖然時(shí)間短暫,卻是中國(guó)航天從航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要階段。這一時(shí)期實(shí)施了多次重要的發(fā)射任務(wù)。
“長(zhǎng)征五號(hào)”在2020年完成了“天問一號(hào)”發(fā)射任務(wù),這次發(fā)射也是長(zhǎng)征火箭第一次以第二宇宙速度飛行,直接將載荷送入能夠脫離地球引力的雙曲線軌道。該火箭在2020年11月發(fā)射的“嫦娥五號(hào)”,更是實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次月球采樣返回任務(wù)。
“長(zhǎng)征五號(hào)”家族的另一個(gè)成員——“長(zhǎng)征五號(hào)B”,是世界上現(xiàn)役唯一的一級(jí)半構(gòu)型運(yùn)載火箭,通過2020年的試驗(yàn)性發(fā)射,我國(guó)掌握了直徑5米、長(zhǎng)度超過20米的整流罩技術(shù),并在今年將我國(guó)天宮空間站的首個(gè)艙段——“天和”送入軌道,開啟了中國(guó)空間站建設(shè)時(shí)代。
“長(zhǎng)征七號(hào)”家族的新成員——“長(zhǎng)征七號(hào)A”,是在“長(zhǎng)征七號(hào)”的基礎(chǔ)上充分繼承“長(zhǎng)征三號(hào)甲”三子級(jí)的技術(shù)狀態(tài),形成了地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力達(dá)7噸的新型火箭,進(jìn)一步完善了我國(guó)高軌發(fā)射運(yùn)載火箭的型譜。
新一代運(yùn)載火箭家族的另一個(gè)成員——“長(zhǎng)征八號(hào)”,也在2020年實(shí)現(xiàn)了首飛,它在“長(zhǎng)征七號(hào)”助推器/芯一級(jí)的基礎(chǔ)上,將“長(zhǎng)征三號(hào)甲”三子級(jí)作為第二級(jí),并采用了多項(xiàng)新技術(shù),未來有望成為我國(guó)可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭。
總之,經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,長(zhǎng)征火箭家族在逐漸壯大的同時(shí),也在不斷創(chuàng)造新輝煌。未來有望在“長(zhǎng)征五號(hào)”5米直徑模塊的基礎(chǔ)上,研制地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力達(dá)25噸的新一代載人運(yùn)載火箭,以及直徑達(dá)10米,近地軌道運(yùn)載能力達(dá)140噸級(jí)的長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭,將為我國(guó)早日成為航天強(qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
或許到2030年,就沒有人去統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)征火箭一共發(fā)射了多少次,有人會(huì)統(tǒng)計(jì)100多年來人類進(jìn)行了多少次航空飛行嗎?或許到那時(shí)候,我們所統(tǒng)計(jì)的就是每天發(fā)射多少次,至少應(yīng)該統(tǒng)計(jì)每周發(fā)射多少次。如果再把年度發(fā)射數(shù)字作為一個(gè)指標(biāo)來討論,那就是發(fā)展不夠快。



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李德仁院士:測(cè)繪遙感
能為智能駕駛做什么?
智能汽車產(chǎn)業(yè)不僅包含傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的智能化升級(jí),還涉及通信系統(tǒng)、路側(cè)設(shè)施等一系列關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè),智能化與網(wǎng)聯(lián)化是汽車產(chǎn)業(yè)大勢(shì)所趨,單車智能+車路協(xié)同的網(wǎng)聯(lián)協(xié)同發(fā)展路徑逐漸成為行業(yè)共識(shí),必將帶來新的產(chǎn)品與生態(tài)模式,具備廣闊的市場(chǎng)前景。
與常規(guī)汽車相比,智能(網(wǎng)聯(lián))汽車具備兩大重要特征,一是多技術(shù)交叉、跨產(chǎn)業(yè)融合,智能(網(wǎng)聯(lián))汽車是機(jī)電與信息一體化產(chǎn)品,需要汽車、交通設(shè)施、信息通信基礎(chǔ)設(shè)施與資源平臺(tái)信息的融合感知,對(duì)地球空間信息技術(shù)提出了從空間二維到時(shí)空多維、從靜態(tài)過去時(shí)向動(dòng)態(tài)現(xiàn)在時(shí)、從抽象簡(jiǎn)略的符號(hào)化表達(dá)到精細(xì)豐富的實(shí)景三維重現(xiàn)等新需求,在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的云控平臺(tái)上形成物理交通系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)字映射,進(jìn)而進(jìn)行分層融合決策,實(shí)現(xiàn)車輛行駛與交通信號(hào)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),以優(yōu)化車輛與交通運(yùn)行的安全、效率等性能,地理信息平臺(tái)技術(shù)要適應(yīng)云控平臺(tái)高并發(fā)、低延遲、全域交通、全要素高精實(shí)時(shí)數(shù)字映射的需求;二是智能(網(wǎng)聯(lián))汽車具有本地屬性,汽車在行駛過程中需要通信、地圖、數(shù)據(jù)平臺(tái)等社會(huì)屬性的支撐和安全管理,區(qū)域?qū)傩耘c社會(huì)屬性增加,對(duì)測(cè)繪遙感技術(shù)及其數(shù)據(jù)服務(wù)提出了高精度(high accuracy)、高豐富度(high richness)、高動(dòng)態(tài)性(high dynamic)、高可靠性(high reliability)、高安全性(high security)的挑戰(zhàn)。
測(cè)繪遙感學(xué)科在中華人民共和國(guó)成立后經(jīng)過70年的發(fā)展,已形成門類齊全、軍民融合發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響較大的學(xué)科,近年來在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、實(shí)時(shí)化、社會(huì)化、大眾化發(fā)展的大方向上均取得了飛速的發(fā)展[3]。面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車帶來的深刻產(chǎn)業(yè)變革,測(cè)繪遙感人要抓住發(fā)展機(jī)遇,將其作為測(cè)繪地理信息科技的新戰(zhàn)場(chǎng),為我國(guó)智能汽車、智慧交通、安全出行及新型智慧城市的發(fā)展建設(shè)提供技術(shù)保障。
本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外智能駕駛汽車的進(jìn)展及其與常規(guī)汽車的區(qū)別,基于科學(xué)技術(shù)發(fā)展3次重要浪潮的視角,對(duì)比分析和歸納了自動(dòng)駕駛與測(cè)繪遙感的發(fā)展歷程及其核心技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。然后從頂層規(guī)劃與政策環(huán)境、環(huán)境感知與計(jì)算決策車輛關(guān)鍵技術(shù)、高精地圖與導(dǎo)航定位基礎(chǔ)支撐關(guān)鍵技術(shù)、車路協(xié)同信息交互關(guān)鍵技術(shù)4個(gè)方面,對(duì)智能駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。以星基導(dǎo)航增強(qiáng)、高精度位置和姿態(tài)測(cè)量、多源融合感知等多項(xiàng)導(dǎo)航定位先進(jìn)技術(shù)成果為實(shí)例,論證了測(cè)繪導(dǎo)航賦能單車智能駕駛;通過介紹移動(dòng)測(cè)量與眾包高精地圖制作技術(shù),闡述了測(cè)繪遙感對(duì)智能駕駛的關(guān)鍵支撐作用;以天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)(PNTRC)建設(shè)為例,描述了測(cè)繪遙感未來將服務(wù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車“人-車-路-云”的發(fā)展趨勢(shì)。最后總結(jié)分析了智能駕駛發(fā)展尚需解決的問題以及測(cè)繪遙感近期需要應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)。
沒有測(cè)繪遙感,就很難實(shí)時(shí)更新路網(wǎng)信息,也就很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能駕駛。不過這其中不僅僅是個(gè)技術(shù)問題,還有很深刻的信息安全問題。特別是在把測(cè)繪遙感服務(wù)擴(kuò)大到其他國(guó)家的時(shí)候,如何確保我們國(guó)家企業(yè)在這方面的聲譽(yù),是需要提前制定方案的。



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觸摸屏不受待見?
載人航天器上的按鈕有講究
隨著天和核心艙成功入軌,中國(guó)載人航天全面邁入空間站時(shí)代。兩個(gè)乘組各3位航天員先后搭乘神舟十二號(hào)、十三號(hào)飛船進(jìn)入太空,在“天宮”駐扎值守。
從天地連線的視頻中,我們得以一窺航天器內(nèi)部布局,更有細(xì)心的網(wǎng)友注意到飛船和空間站內(nèi)部的很多按鈕。這些按鈕功能復(fù)雜,經(jīng)過了設(shè)計(jì)師的精心設(shè)計(jì),以幫助航天員在太空中更好地操控航天器。
載人航天器上的按鈕如此之多,科學(xué)合理的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要,要在保證操作便捷性的同時(shí),避免各種容易產(chǎn)生問題的設(shè)計(jì)。
比如載人航天器在太空運(yùn)行過程中,因?yàn)樘窄h(huán)境復(fù)雜,航天員可能經(jīng)常處于倒立狀態(tài)去操作按鈕,很難完成復(fù)雜指令的輸入,所以在定義按鈕的時(shí)候,需要盡量避免讓航天員頻繁地輸入指令或者輸入過長(zhǎng)的指令。
載人航天器中還要盡量避免大面積采用觸摸屏。觸摸屏因?yàn)楸阌诓僮?,給人們的生活帶來了極大便利,但是在載人航天器上卻很少出現(xiàn),這是為什么呢?
首先,從操作性上看,觸摸屏更容易“誤操作”。不同于物理按鈕需要“按”下去的動(dòng)作,觸摸屏的虛擬按鈕是“點(diǎn)到即可”。航天器在飛行過程中會(huì)出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)的情況,這時(shí)想要“一擊即中”是很困難的,所以航天員很難在這種時(shí)候在觸摸屏上操控航天器。
其次,從可靠性上看,觸摸屏相比物理按鈕更容易出現(xiàn)問題或者被損壞,而且一旦出現(xiàn)問題,無法使用的將是整個(gè)屏幕上的操控鍵。觸摸屏如果成為主要操控系統(tǒng)的唯一操作媒介,一旦出現(xiàn)問題,航天員將失去對(duì)航天器的控制。
與之相反,物理按鈕一直被公認(rèn)為是最可靠的設(shè)計(jì),伴隨著載人航天器的一路發(fā)展。它在操作的過程中給人以物理反饋,相比觸摸屏更加有真實(shí)感、更加準(zhǔn)確。
但是,隨著觸摸屏可靠度的提升和語音助手技術(shù)的發(fā)展,也許在不久的將來,載人航天器可以非常容易上手,更加符合我們心目中宇宙飛船的樣子。
這種細(xì)節(jié)問題,往往是新進(jìn)入一個(gè)行業(yè)的企業(yè)或者個(gè)人,最容易犯錯(cuò)誤的地方。雖說“外來的和尚會(huì)念經(jīng)”,外來者往往能發(fā)現(xiàn)和解決一個(gè)行業(yè)自己認(rèn)識(shí)不到或者無法解決的問題,但是在很多技術(shù)細(xì)節(jié)上,外來者也需要尊重行業(yè)傳統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)。馬斯克能夠經(jīng)營(yíng)一個(gè)成功的航天企業(yè),他的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們卻紛紛落敗,與馬斯克尊重航天科學(xué)規(guī)律是有直接關(guān)系的。



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獵鷹九號(hào)火箭
第11次重復(fù)使用,YYDS
2021年12月17日16:24,獵鷹九號(hào) B1051.11發(fā)射第33批星鏈衛(wèi)星:51顆Starlink衛(wèi)星。
本次發(fā)射將再次刷新獵鷹火箭的復(fù)用記錄:最多次重復(fù)使用的獵鷹火箭——11次。本次發(fā)射是SpaceX公司第一次執(zhí)行“11手”獵鷹九號(hào)火箭任務(wù)。
本次發(fā)射是SpaceX的第33次星鏈發(fā)射,SpaceX公司2021年的第29次發(fā)射,繼續(xù)刷新單年度獵鷹九號(hào)最多發(fā)射次數(shù)的紀(jì)錄。本次發(fā)射過后,SpaceX的星鏈衛(wèi)星總發(fā)射顆數(shù)達(dá)到了1943顆。
11手火箭在“Of Course I Still Love You”的駁船上回收。
本次發(fā)射使用的獵鷹九號(hào)11手箭體距離上次發(fā)射的時(shí)間比較久了,維護(hù)和周轉(zhuǎn)花了224天。
目前,SpaceX的幾個(gè)大客戶也都接受SpaceX使用復(fù)用火箭來發(fā)射,這其中包括了NASA商業(yè)載人服務(wù)、軍方昂貴衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)等。
本次發(fā)射的51顆星鏈衛(wèi)星瞄準(zhǔn)的是Shell-2軌道,軌道傾角為70度,軌道高度為570km。
美創(chuàng)企融資6500萬美元,
要搞全復(fù)用火箭
美國(guó)華盛頓州創(chuàng)企斯托克航天公司(Stoke Space)12月15日宣布完成6500萬美元的A輪融資,用于研制和測(cè)試一款可復(fù)用火箭的上面級(jí)。
位于西雅圖郊區(qū)肯特的該公司稱,本輪融資由突破能源風(fēng)投(Breakthrough Energy Ventures)領(lǐng)投,另有幾家新投資方加入,包括星火資本(Spark Capital)、Point72風(fēng)投、豐田風(fēng)投、阿拉米達(dá)研究(Alameda Research)和全球創(chuàng)始人資本(Global FoundersCapital)。曾參與2月份宣布的910萬美元種子輪融資的幾家投資方也參加了本輪投資。
斯托克今年早些時(shí)候宣布要從第二級(jí)開始著手,打造一款完全可重復(fù)使用的火箭。該公司稱,本輪融資將讓其能夠研制出上面級(jí)原型,并從明年底開始開展一系列飛行試驗(yàn)。公司聯(lián)合創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官拉普薩在接受采訪時(shí)稱,試飛將從低空垂直起降做起,逐步向高度更高的試驗(yàn)推進(jìn)。他說,首批試飛將在公司位于華盛頓州摩西萊克的試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行,而高空試飛則可能需要改到其它地方。
該公司尚未透露其火箭方案或關(guān)鍵技術(shù)的太多細(xì)節(jié)。斯托克此前曾從NASA和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)拿到了“小企業(yè)創(chuàng)新研究”(SBIR)計(jì)劃資助,以研究擬供上面級(jí)和行星著陸器使用的一個(gè)“新式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型”以及一項(xiàng)“能夠?qū)崿F(xiàn)上面級(jí)復(fù)用的集成推進(jìn)解決方案”。
獵鷹九號(hào)的第一級(jí)重復(fù)使用,激發(fā)了業(yè)界很多人的創(chuàng)業(yè)熱情?;鸺患?jí)竟然能重復(fù)使用這么多次還沒爆炸,真是推翻了很多人對(duì)航天的基本認(rèn)知。但是這并不意味著隨便什么企業(yè)弄點(diǎn)錢就可以搞出一種可重復(fù)使用火箭。在一個(gè)充分競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)上,小企業(yè)、新興企業(yè)異軍突起的可能性是存在的,但概率很低??傮w上說,人們還是慎重一點(diǎn)比較好。



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實(shí)體店回歸與商業(yè)航天的機(jī)會(huì)

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