美國喬治城大學研究人員近期發表了一份名為「捍衛終極高地」的報告，指出一個擔憂的問題：美國在衛星快速發射能力上已經輸給了中國。這份報告稱，如果出現一些「罕見但攞命」的情況，比如兩國的衛星星座突然被摧毀時，中國將能夠在幾天內就開始恢復星座，而美國目前還沒有這樣的機會。
快舟-11運載火箭發射。
不過，眾所周知，美國是第一航天强国，這份報告是否誇大其詞？
在大規模發射方面，液體燃料的火箭才是主力，美國一直以來依賴這方面的強大實力鎖定了自己的優勢。不管是「國家隊」還是民營企業，直到今天還是領先中國。
而固體推進劑方面則有些不同，美國的固體推進劑運載火箭多是用軍隊的導彈改造而來。比如「牛頭怪」系列火箭，就是LGM-30「民兵」和LGM-118A「和平衛士」洲際導彈的改造版。這個系列的運載火箭可搭載幾百到幾千公斤不等的載荷，軌道也覆蓋了近地軌道、中地軌道和太陽同步軌道。
但是它們有一個缺點，就是需要發射場的保障，這就大大制約了發射頻率。因為美國雖然有好幾個可以發射航天器的發射場，但發射工位歸根到底還是有限的。
所以美國研究人員焦慮的正是，雖然中國這邊傳統的液體燃料火箭發射也需要使用固定的發射場，但可以機動發射的型號早就出現，而且還在不斷增加。
這份美國報告指出，自2002年以來，中國設計並發射了六種與運輸起竪發射車（TEL）兼容的固體推進劑火箭型號。這就意味著這些火箭可以在移動平台上運到任何平坦的開放區域，然後起竪進行發射。
航天科技的捷龍1號固體火箭。
這其中航天科工集團的快舟1號甲是主力，從2013年以來已經成功發射幾十次。它的運載能力雖然並不算大只有幾百公斤，但需要搭載的衛星也不大，完全夠用。
中國的固體推進劑火箭關鍵優點是快和靈活，可以在抵達發射場後七天內發射，只需要一個籃球場大小的平坦堅硬地面，特別適合快速構建衛星星座或發射現有星座的替換衛星。
顯然，美國目前還沒有類似的能力。因此，這些研究人員強烈建議提出這個話題並建立固體推進劑導彈的戰略儲備「以防萬一」。
中國的運輸起竪發射車種類很齊全。
中國為什麼在這個領域「突然」領先了美國呢？
事實上，車載固體推進劑運載火箭，其實就是東風導彈軍轉民的產物。它們共同的生產廠商是航天科工。
近年來，隨著民用航天發射市場的擴大，擁有固體推進劑導彈絕活的航天科工也發現了機會，於是開始研究軍用轉民用。在舊導彈基礎上改造運載火箭，這屬於鑄劍為犁，和美國用「牛頭怪」發射衛星沒有什麼本質區別。
除了快舟1系列，更新款的快舟11也在一次失利後，於2022年發射成功。它的優勢在於成本進一步降低，相比國際商業發射市場同類火箭的每公斤2.5-4萬美元，它的成本只要1萬美元，而且準備時間縮短到一周，這就是可怕的競爭力。
中國科學院的力箭一號火箭。
換言之，雖然中國如今的航天整體實力和美國還有差距，但也逐漸有了優勢項目，不用妄自菲薄。在努力造大火箭的同時，中國也在小型化方向發力，結果就是成本低、造得快，其實在小衛星上也一樣，只有具備這種能力的國家，才不怕打持久戰。
當然，現階段中國也還沒有資格自滿。美國不論是「國家隊」和還是太空探索這樣的民營公司，如今在發射大重量載荷，或是一次發射海量載荷方面都是中國要追趕的目標。拋開液體推進劑火箭的發射準備時間不說，馬斯克的獵鷹9號火箭在2021年曾一次發射了143顆小衛星創下記錄，並不是能力達不到，而是有無需要。
美國想要在機動靈活的小型運載火箭上發力，技術上也不會太難，美國的固體火箭發動機技術還是很先進的。但仍然還是需要花時間，而且美國人也沒有東風-21這類中程導彈起竪發射車。除此之外，大規模生產時，價格能不能比中國的低，也是一大問題。
止戈堂
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近期，中國航天科工集團在商業航天大會上宣佈，計劃到2030年完成一個300顆衛星的超低軌通遙一體化星座，提供可見光、SAR、高光譜、紅外多元服務體系，形成全球15分鐘響應能力。西方媒體認為，中國正在建造的這個超低軌衛星星座，將對美軍形成巨大的情報和信息戰優勢，特別是其運行規模要低於美軍的星鏈衛星，在空間作戰可以專門「堵死」星鏈衛星。
超低軌通遙一體星座示意圖。
那麼，這款衛星星座到底厲害在哪裡？
公眾號「空天力量」認為，這個星座的名字，也就是「超低軌」和「通遙一體化」，還有兩層意思值得解讀。解讀清晰後，人們就會發現，它和美國的星鏈是完全不同的兩種事物，但是對中國未來戰略和國民日常生活，有著深遠的影響，與我們每一個人都息息相關。
首先要說說什麼叫「超低軌」。傳統上，通信衛星一般部署在35800公里的地球靜止軌道上，導航衛星部署在2萬公里的中圓軌道上，而遙感衛星部署在800公里左右高度的低軌道上。通信衛星的軌道選擇，是為了確保單顆衛星對某個區域的24小時持續性覆蓋。遙感衛星卻要考慮兩個問題，那就是「距離」和「壽命」。攝影界有句話，「拍得不夠好就是離得不夠近」，對遙感衛星也是一樣的。但是距離地球越近，大氣越稠密、阻力越大，衛星壽命會大幅縮減，昂貴的衛星用不了多久就會因燃料耗盡而退役。一般來說800公里左右，才是民用遙感衛星的一個黃金高度。
低於300公里的軌道，衛星也可以運行，但會面臨一些問題。
但是800公里高度，也就意味著距離較遠，鏡頭可能看不仔細。所以軍用偵察衛星有時候會犧牲壽命，來設法提高分辨率。比如美國的鎖眼衛星往往工作在300公里以下，這比800公里近了約3倍，意味著衛星鏡頭的實際放大效果可以提升約3倍。
甚至有航天愛好者曾經觀測到，它下降到120公里的高度，只為一張清晰的偵察圖像，可以想象，這張衛星照片將比一般照片的分辨率提升8倍左右，看到更多的細節。當然，鎖眼衛星也不會拍完照片就墜毀了，它的龐大星體內攜帶了強勁的發動機和大量燃料，可以在超低軌拍攝完成後，通過強力變軌回到接近300公里的高度。也正因如此，這種衛星近20噸的重量里，大部分其實都是燃料。
鎖眼衛星因為軌道低，獲得了較高的分辨率。
相比之下，作為通信衛星的星鏈，對超低軌基本上沒有需求。它部署在550公里的高度，對寬帶網絡接入已經足夠了。降低到300公里雖然能進一步提高通信速率，但是會嚴重縮短衛星壽命，得不償失。而馬斯克在星鏈基礎上研制的導彈預警實驗衛星，它更多地是通過紅外信號特徵，來監視大氣層內的高超音速目標，對分辨率的要求與遙感衛星不在同一個範疇內。
現在回過頭來討論遙感。近些年來，小衛星技術蓬勃發展，遙感衛星的價格越來越低。連商業企業都可以找到足夠的錢，去建立一個覆蓋全球的遙感星座了。而國際市場對衛星圖像分辨率的要求越來越高。要想提高分辨率，有兩個辦法，一個是採用長焦鏡頭，另個一就是降低衛星高度。
國產4米級鏡面，這種大型部件生產成本高、時間長。
衛星使用的長焦鏡頭與相機上用的原理一樣，自然是價格不菲，越大越貴。如果能在超低軌道上部署足夠多的衛星，就可以用較便宜的鏡頭實現高分辨率與24小時持續觀察的雙重目標。所以，超低軌的選擇是服務於遙感的。但是降低衛星高度就會面臨空氣阻力變大的問題，有什麼辦法可以兩全其美嗎？
這個辦法，就是研制低阻力衛星。在以往，衛星設計師們對氣動外形是不考慮的，畢竟宇宙和真空差別不大。但這並不意味著「衛星減阻」沒有文章可以做。2017年，日本發射了所謂的超低軌技術試驗衛星「燕子」，正常運行軌道設定在180公里到268公里的範圍內，最低曾經達到167.4公里，是公開衛星中的最低世界紀錄，並且運行了7天時間。
「燕子」不但採用了類似于飛機的外形，還用離子推力器、化學推力器來抵抗空氣阻力造成的影響。驗證了超低軌衛星的理念。
氣動外形優化、離子和化學推力器，對中國航天來說都不是無法克服的難題。所以，航天科工決心研制300顆衛星組成的超低軌星座，不存在技術問題。
至於「通遙一體化」，目前航天科工沒有做詳細的解釋。公眾號「空天力量」推測，這裡的通信有兩個可能的理念。第一是為地面用戶提供通信服務，第二是具備星間鏈路，讓衛星能彼此通聯。
第一種可能性並不大。各個國家、包括中國，都對衛星通信服務有嚴格的管理政策，拿到頻率資源和牌照的難度極大。企業即使具備相關技術，沒有牌照也無法開展業務。
而星間鏈路的意義很大，採用這種技術之後，一顆衛星拍攝到的圖像，可以不經過地面中轉，在星座內部就傳遍全球。比如說，一顆超低軌衛星在諾福克軍港拍攝到福特號滿載F-35C準備出航，那麼幾秒之內，圖像數據就能繞過半個地球、傳到中國大陸的運營中心。綜合考慮衛星數量和訪問間隔，300顆衛星完全可以保證15分鐘重訪週期，近實時監視世界上任何一個角落。
超低軌衛星的分辨率高、實時性好，如果與人工智能的目標識別相結合，那麼對我們來說，地球表面就再也沒有秘密了。任何一支軍隊哪怕是動用一輛吉普車，我們也能及時知曉。
美國衛星拍到的卡爾文森號航母。
既然超低軌星座有如此重要的作用，那麼安全性如何保證呢？會不會因為軌道低，更容易遭受打擊？其實大可放心，即使國外有些人不喜歡這樣的大規模星座，也沒有什麼辦法。如果動用武力摧毀，這些衛星就會被打成漂浮在太空的碎片，像移動的水雷陣一樣威脅所有人。如果動用電子干擾，那就要把干擾站遍布全球。如果動用X-37B空天飛機去抓捕，飛行一次的成本，比補網發射要貴上好幾倍。如果用可重復使用火箭來發射，補網成本就更低了。
當然中國航天科工部署這樣的星座，是為了踐行和平利用太空的理念，把遙感圖像主要服務於農業、漁業、環保、能源等領域。高分辨率的實時監測，對這些領域的工作，尤其是災害監測和應對，有著重大的作用。但是，如果有些國家咄咄逼人，那這些超低軌衛星的鏡頭，一樣可以在必要時對準任何敢來挑釁的敵人。
