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空 天 力 量 杂 志
具 体 而 言 , 所 建 议 的 新 异 轨 道 将 借 助 地
球 大 气 的 空 气 动 力 , 来 改 变 卫 星 的 轨 道 参 数 。
我 们 可 以 方 便 地 利 用 二 十 世 纪 中 期 “ 双 子 星
座 ” 计 划 、“ 水 星 ” 计 划 和 “ 阿 波 罗 ” 计 划 开
发 出 的 技 术 , 来 设 计 能 再 入 大 气 层 的 航 天 器 ,
利 用 升 力 和 拽 力 来 改 变 其 飞 行 路 径 、 速 度 和
高 度 , 实 现 变 轨 。 14 本 质 而 言 , 这 种 轨 道 航
天 器 几 乎 就 是 亚 轨 道 飞 行 器 , 其 在 大 气 层 中
飞 行 时 就 像 飞 机 。 用 Kerry Hick 中 校 提 供 的
运 动 方 程 做 多 次 再 入 大 气 层 飞 行 剖 面 模 拟 ,
表 明 航 天 器 只 要 具 备 足 够 的 升 力 , 就 能 像 飞
机 一 样 做 爬 升 、 俯 冲 和 翻 滚 等 机 动 。 15 航 天
器 飞 行 剖 面 中 的 这 段 非 开 普 勒 部 分 不 仅 能 改
变 轨 道 ( 改 变 新 的 行 动 目 的 所 要 求 的 航 迹 地
面 投 影 ), 对 跟 踪 此 航 天 器 的 敌 人 而 言 还 将 增
添 一 个 新 的 不 确 定 性 。 敌 人 可 能 猝 不 及 防 ,
对 突 然 飞 临 上 空 的 航 天 器 毫 无 预 警 。 航 天 器
再 入 大 气 层 的 深 度 确 定 控 制 机 构 如 何 调 整 轨
道 参 数 。 再 入 大 气 层 的 深 度 若 很 大 , 就 可 实
现 大 幅 变 轨 , 甚 至 大 推 力 液 燃 推 进 火 箭 发 动
机 都 无 法 做 到 , 因 为 无 法 携 带 此 类 发 动 机 所
需 的 大 量 燃 料 。 16
当 然 , 这 种 航 天 器 需 要 经 过 一 些 设 计 修
改 , 才 能 克 服 重 力 和 大 气 摩 擦 发 热 影 响 而 反
复 出 入 大 气 层 。 既 然 ORS 项 目 决 心 彻 底 改 变
太 空 运 作 思 维 模 式 和 结 构 , 就 可 乘 此 机 会 索
性 再 跨 一 步 , 认 真 考 虑 本 文 所 提 的 新 异 建 议 ,
以 相 对 简 单 的 设 计 修 改 换 取 更 大 的 灵 活 性 和
收 益 。 我 们 通 过 早 期 载 人 太 空 飞 行 项 目 已 经
掌 握 了 再 入 大 气 层 的 各 种 力 量 作 用 、 控 制 、
收 益 和 风 险 。 在 新 航 天 器 的 设 计 中 , 我 们 认
真 选 择 功 能 特 征 组 合 , 应 能 极 大 提 高 其 升 力 ,
把 握 空 气 动 力 控 制 , 实 现 变 轨 。 这 样 做 , 我
们 就 能 扩 展 其 飞 行 包 线 , 提 高 其 作 战 灵 活 性 。
机 动 航 天 器 概 念 , 除 了 对 150 公 里 以 上
高 度 不 太 适 用 之 外 , 还 可 应 用 于 目 前 在 轨 的
那 些 不 具 备 ORS 能 力 的 卫 星 。 大 气 拽 力 对 在
700 公 里 或 以 下 高 度 飞 行 的 卫 星 产 生 不 同 程
度 的 影 响 , 航 天 飞 机 和 国 际 空 间 站 始 终 受 此
影 响 , 必 须 抵 消 此 力 才 能 防 止 轨 道 变 形 。 我
们 已 经 研 制 出 卫 星 机 动 技 术 并 投 入 应 用 , 但
是 运 行 概 念 必 须 改 变 ( 参 看 以 上 第 一 阶 段 )。
低 推 力 电 控 发 动 机 用 于 驱 动 已 经 入 轨 的 卫 星
做 缓 慢 、 精 确 和 高 度 有 效 的 留 守 机 动 。 当 前
的 运 行 概 念 就 是 把 航 天 器 送 入 轨 道 , 然 后 在
此 轨 道 上 驻 守 至 终 , 几 乎 没 有 例 外 。 目 前 大
多 数 航 天 器 都 是 按 这 种 概 念 设 计 , 很 少 有 人
思 考 如 何 进 一 步 利 用 这 些 具 备 动 力 的 飞 行 。
其 实 如 果 必 要 , 这 些 发 动 机 可 以 推 动 大 型 卫
星 进 入 新 轨 道 ; 如 果 是 地 球 同 步 卫 星 , 可 为
不 同 的 地 理 战 区 服 务 ; 如 果 是 近 地 轨 道 卫 星 ,
可 以 改 变 飞 临 目 标 上 空 的 时 间 。 17 为 了 利 用
这 种 潜 力 , 运 行 概 念 必 须 起 始 于 这 样 的 假 设 :
航 天 器 并 非 必 须 在 其 最 初 发 射 和 进 入 的 轨 道
内 飞 行 。 此 外 , 我 们 还 可 思 考 如 何 利 用 上 层
大 气 改 变 航 天 器 轨 道 的 潜 能 ( 即 使 是 微 小 的
拽 力 也 能 引 起 可 观 的 轨 道 变 化 ), 就 是 说 , 对
于 已 经 在 轨 的 航 天 器 , 即 便 不 修 改 其 特 性 ,
它 也 可 实 施 重 大 机 动 , 从 而 改 变 飞 临 目 标 上
空 时 间 (TOT) 或 者 地 理 覆 盖 面 ( 参 看 以 上
第 二 阶 段 )。
概 念 设 计 和 结 果
轨 道 的 细 小 改 变 , 可 以 影 响 卫 星 的 航 迹
地 面 投 影 。 未 装 备 ORS 硬 件 的 航 天 器 利 用 电
控 推 力 发 动 机 连 续 推 进 7 天 时 间 , 可 以 在 同
一 轨 道 平 面 中 充 分 改 变 速 率 , 从 而 改 变 航 迹
地 面 投 影 而 产 生 24 小 时 TOT 变 动 。 18 航 迹
地 面 投 影 的 改 变 与 调 整 轨 道 所 用 的 时 间 成 正
比 。 或 者 说 , 实 施 TOT 变 动 的 时 间 越 长 , 变
动 的 潜 在 幅 度 就 越 大 。 遵 循 以 上 所 述 项 目 的
第 一 阶 段 和 第 二 阶 段 可 实 现 这 个 结 果 , 即 调
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