从航母弹射到航天弹射,航母弹射起飞原理动图

先想象这样一个场景，空天飞机从一个磁悬浮真空管道中，以极大的速度弹射出来，火箭发动机点火，腾飞而起。

央视刚报道了福建舰2秒弹射战机，没过两天央视又报道：国防科技大学超导磁悬浮试验在2秒内，将吨级重的试验车加速至700公里/小时，打破了同类型平台全球纪录。并且明确指出，这项技术为航天助推发射提供了新方法新手段。

今天我们就来介绍超导磁悬浮助推航天发射。

航天发射成本高昂，主要原因就在于化学火箭的固有缺陷。为了使发动机产生足够大的推力，工作足够长时间，火箭需携带大量推进剂，相当一部分推进剂的能量其实被用于托举其他推进剂，导致能量的严重浪费。

而且，推进剂需要巨大的贮箱来携带，造成化学燃料火箭尺寸庞大，结构质量巨大，使得运载火箭能携带的有效载荷很小，仅占火箭起飞质量的 5% 以下，而推进剂占到起飞质量的 90% 以上。

有效载荷占运载火箭起飞质量的比例，登月火箭土星五号只有4% ，著名的星舰猎鹰9号仅有 2.6%，

这种固有缺陷使得每公斤有效载荷发射成本高达上万美元，每次重型航天器发射报价上亿美元，从而极大地阻碍和延缓了人类航天活动的发展。

航母电磁弹射起飞出现后，人们就想到，能不能用电磁弹射航天器？特别是磁悬浮的出现和进入实用，能把物体托起10毫米，从而将摩擦阻力几乎完全消除，电磁弹射航天器就更为现实了。

就像我们起步奔跑那样，开始那几步是最费力的。同样道理，在发射初始阶段，为了开始加速所消耗的燃料，是整个发射过程中，最大的一部分。如果能用电磁弹射，使航天器从0增大到一定速度，就能节省大量的燃料。

传统的三级运载火箭，例如我国的长三甲火箭，第一级的任务是将火箭加速到每秒2公里左右。那么，如果能用磁悬浮将火箭从0加速到每秒2-3公里，就可以将第一级火箭取消，适量增大第二级的功率和能量就可完成相同的发射任务。

显然，这比马斯克的一级火箭回收方案成本更低。

1994年，美国宇航局就提出了磁悬浮弹射发射系方案 MagLifter：在一座山体内挖一条超过5公里的真空管道，管道内铺设电磁发射轨道，管道出口处位于山顶；用磁悬浮滑车承载和牵引飞行器，在大功率电源系统的驱动下，滑车沿着有一定倾角的轨道加速至2km/s以上，并在管道出口处分离动力飞行器；此时飞行器自身发动机点火升空，将载荷送入轨道，然后滑翔返回地面。这样，飞行器可重复使用，发射成本可能降低至不可回收火箭的 1/20 以下。

美国航天局对这个方案进行了可行性论证和缩比模型试验。但后期因为经费不足，最终不了了之。

2006年，超导磁悬浮的发明者之一詹姆斯·鲍威尔博士与他人合作，在国际宇航大会上，提出了星际列车发射方案StarTram。这个方案的核心，是建设一个升向高空的超长真空管道，在管道中将飞行器加速到第一宇宙速度，从管道端口发射出去，再点燃自身发动机入轨。

第一代是货运系统，管道高度1万米，飞行器重量20吨，系统预计造价300亿美元，发射成本可降到每公斤有效载荷30美元。

第二代是载人系统，管道高度2万米，载荷能力70吨，系统预计造价1000亿美元。

由于造价高昂、工程和维护极端复杂，这个方案发布后无人问津。

我国自从磁悬浮技术进入实际应用以来，科学界就提出并开展了广泛的磁悬浮助力航天发射研究。

2013年，我国在《2035年远景目标纲要》中明确提出，要发展“磁悬浮等航天运输技术”，将发展磁悬浮航天弹射正式提上了日程。

2014年，南京航空航天大学的研究团队提出了基于磁悬浮技术的“通天桥”航天运载系统方案。

该方案设想在喜马拉雅山脉建设真空磁悬浮管道，将航天器加速到每秒3.2公里后，从喜马拉雅山脉顶峰的管道口飞出，点燃自身火箭发动机，再增速到每秒7.9 公里的第一宇宙速度。

团队对这个方案进行了仿真计算，结果表明，与传统航天运载器相比，该“通天桥”航天运载系统在提高航天器的有效载荷率、重复使用性等方面具有独特的优势。

2023年9月，中国航天科工三院进行了商业航天电磁发射高温超导电动悬浮航行试验，在380米跑道上，速度达到234公里/小时，创造了当时国内高温超导电动悬浮的最高航行速度纪录，标志着我国航天电磁发射技术取得了重大突破，基本具备了系统研制和试验能力。

紧接着，航天科工三院就与四川省资阳市合作，建立航天电磁发射实验中心。并在2025年4月17日，使用一枚直径1.4米的火箭模型，进行了首次试验。