科技改變生活 · 科技引領未來
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就在近日有個有趣的航天發射試驗進入各位讀者朋友的視野美國初創公司SpinLaunch是一家致力于動力空間發射系統的企業，它的大型“離心機”于不久前成功完成其第一次原型飛行，這是一個重要的里程碑，因為它正在努力測試其全面的系統SpinLaun
就在近日有個有趣的航天發射試驗進入各位讀者朋友的視野
美國初創公司SpinLaunch是一家致力于動力空間發射系統的企業，它的大型“離心機”于不久前成功完成其第一次原型飛行，這是一個重要的里程碑，因為它正在努力測試其全面的系統
SpinLaunch公司希望通過使用一個大型真空密封室和一個高超音速系繩以足夠快的速度（高達每小時5000英里）旋轉航天器，逃離大氣層，從而進入軌道
根據SpinLaunch的說法，由于小型電子設備和碳纖維等高強度材料的進步，現在這樣的系統成為可能
原型飛行已于10月22日在位于新墨西哥州的美國太空港進行
除了使用加速器以超音速發射測試航天器外，該加速器大約是計劃系統大小的三分之一（但仍比自由女神像大），這家初創公司還將航天器回收，以將其重新用于以后的測試
這意味著沒有傳統火箭也能進行航天發射。這是對太空飛行的一種截然不同的思考方式，更類似于巨型軌道炮而不是傳統的發射系統
這時是不是有很多朋友和本人一樣腦海中首先蹦出來的是這幾個字——“這也行！？”
緊接著連續不斷出現下面這樣的片段
走馬燈式的畫面不停閃過以后，“這不就是人類自從開啟航天以后一直夢寐以求的發射方法嗎？”
本著嚴謹的精神，再次翻翻這家公司的發展歷史及情況
SpinLaunch成立于2014年，創始人為喬納森·亞尼 (Jonathan Yaney)
和許多太空企業家一樣，亞尼一生都癡迷于宇宙。但直到2014年意外想起了冷戰時期的杰拉德．布爾(Gerald Bull)的“豎琴計劃”（Project Harp）——以超級大炮將物體射向太空軌道，即不用火箭也可以進入太空
杰拉德．布爾，火炮科學家，加拿大人
上世紀60年代，布爾博士在加勒比海的巴巴多斯島建造了一門大炮，以試驗能否用其發射衛星
這門大炮由美國海軍的兩門16英寸戰列艦主炮頭尾對焊制造而成的，長達36米，而且為了增加射程還設計了專用的火箭助推增程彈丸
在實驗中，大炮成功將一顆90公斤重的炮彈發射到180 千米高的太空，這項世界記錄至今沒有被打破。雖然該項目沒有后續，但大炮發射入軌的理論被驗證是可行的
1990布爾正在為伊拉克研制超級巨炮，傳它能把衛星或炮彈射入低層地球軌道
此后不久，布爾博士于1990年3月22日傍晚，在比利時首都布魯塞爾自己的住所門前遭槍擊身亡
于是亞尼設計了一個動能發射系統，可以將子彈大小的物體旋轉到高超音速
2016年，完成了第一臺離心機，盡管直徑只有12米
2019年SpinLaunch完成了3500萬美元的B輪融資
航天發射成本一直是關注重點，而該公司的目標是將未來進行一次太空發射的成本控制在 50 萬美元以內
迄今為止，SpinLaunch獲得了1.1億美元的投資，投資人包括谷歌（Google Ventures），歐洲空客（Airbus Ventures）、Kleiner Perkins等風投公司
目前，SpinLaunch原型機已更新換代，高度達到了50米
在10月22日的首次試射測試中，成功將實驗體射彈推入高空。不過沒有對外公布確切的載荷重量與飛行高度，而SpinLaunch表示首次測試只運用系統全功率的20%左右
視頻加載中...
在接下來6-8個月里，SpinLaunch計劃進行約30次同類試射，最終目標是實現彈射200公斤的物體進入太空
該公司網站的介紹中包含自身產品的一些內容（https://www.spinlaunch.com/）
好，那么問題來了！
令人好奇的是，如此誘人的航天發射技術為什么沒有被全球如此多的天文學家和航天工程師們想起呢？
既然做一個巨大的“彈弓”就能進行航天發射，為什么還要用工藝麻煩、劇毒污染的火箭呢？
我們慣用的火箭技術是不是跑偏了？
離心機式的航天發射，最終目的是什么
不用火箭就能將衛星甩入太空，聽起來確實很吸引人。一旦開發出來，每次低成本的發射，會對小型衛星發射市場進行了革命性的變革
不少不了解情況的網友紛紛留言：讓我種花家也搞起來
在這里可以負責任地告訴大家，搞得成才有鬼來
一些物理學家擔心設計的實用性，尤其是空氣阻力的挑戰
它的確可以將離心機做得更大，輪子轉得更快，給予火箭更大的初始速度，但是從真空環境進入地球表面的稠密大氣層，這一瞬間帶來的氣動沖擊就會更大
如果真的把火箭以超高因素的速度甩出去，火箭沖破保護蓋的一瞬間進入大氣，就如同撞上一堵墻，現有火箭的結構能支撐這種沖擊？你以為我們的東風-17是吹了“幾天的風”才能有今天這種彈頭形狀
當然，可以把火箭做得更結實，更多的結構重量，火箭的載荷下降了，為了保證衛星的大小那你是不是就需要更快更大的彈弓，這就是惡性循環
另外，現有火箭的設計都是只能承受軸向載荷，側向應力載荷的承受能力非常低，即使馬斯克可回收的火箭，也是垂直上，垂直下，把火箭承受的主要受力控制在軸向。當年俄羅斯曾經設計過帶機翼飛回發射場的火箭一級回收方案，也是因為火箭飛回要承受橫向載荷帶來結構重量增大而得不償失，只能停留在PPT里面
SpinLaunch主站的內容中自身有一個明顯自相矛盾的地方，首先它承認很難想象一顆衛星能在發射中幸存下來，然后它又想通過基本的機械設計等方式讓衛星成功發射
這個矛盾的主因就是（噗）在發射過程中產生10000g的過載
保險起見我又數了很多遍，沒錯4個零
給大家分享一個概念
一個物體從靜止達到一定的速度，它速度相對于時間的變化率就是加速度。物體都是有質量的，加速度的值越大，施加在物體上的慣性力就越大
一般來說，我們用地球上的重力加速度（g = 9.8m/s2）來衡量加速度的大小，如果你的速度變化率為19.6m/s2，我們就說你承受了2個g的過載
人體能承受的加速度是有限的，當達到4個g時，許多人都受不了了；一個經過嚴格訓練的飛行員可以承受9~10個g的過載，當然只能承受很短時間
即使你有最新款的飛行抗荷服，在極端過載下專業戰斗機飛行員也堅持不了多久
同樣，衛星是由許多電子元器件組成，它們或許能承受更高一些的過載，但這同樣也有一個極限
如果你把一臺電子設備放到高速離心機里甩一甩，它可能立馬散架給你看，尤其是那些安置有精密儀器的衛星
什么樣的衛星結構能夠承受承受約10000個g的過載！？
答：基本的結構設計！
而航天工作者看到這條新聞只能報以善意的微笑，眾所周知，運載火箭是慢慢上升、逐步提高速度的，運載火箭的過載只有4-4.5個g
我國的航天員在航天城訓練的時候,一般最高值不會超過8個G,更不會超過10個G的,因為超過了這個值,會對航天員的身體造成傷害
單從發射能力而言，SpinLaunch的離心機根本無法將更大的有效載荷送入軌道
畢竟，許多傳統的火箭發射的航天器重量以噸為單位，而不是斤
反而有一點值得警惕，當SpinLaunch的老板醉生于自己的航天夢時，美國空軍以及太空部隊卻悄悄地遞出了“橄欖枝”
“發射衛星？”，即使有能承受極端過載環境下的小衛星，那它能有什么樣的功能呢？
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參考資料：
1、https://www.spinlaunch.com
2、相關媒體
陳書明