一箭四星！快舟11号遥四火箭发射成功，将武汉一号卫星、超低轨技术试验卫星、天雁22星和灵鹊三号01星送入轨道。发射时间是5月21日12点15分，地点是大漠深处的酒泉卫星发射中心。在4颗卫星中，超低轨技术试验卫星特别吸引眼球，这是个什么用途的卫星呢？其中确实大有玄机。

与其它火箭不同，快舟11号是车载发射的，与公路机动的洲际导弹类似，旁边没有高高矗立的发射塔架，只需要一块空地即可，这就是所谓的“无依托发射”。

快舟11号的发射车采用双四级长行程液压缸同步起竖方案，实现了“一车一箭”无依托机动和“一键式”快速测试发射。说白了，就是发射之前不需要太多准备，拉出来就能打，随时、随地都能把卫星打上天。这在紧急情况下，尤其是战时需要快速补充损失的卫星时，有相当大的优势。

不光发射方式像洲际导弹，快舟11号连样子都挺像的，整个箭体呈光杆型，除了头部之外没有变径。如果不说这是一枚运载火箭，恐怕大部分人会把它当成一发导弹，射程非常远的那种。最神奇的是，火箭整体刷的是白漆，但在箭体中部却有一截绿漆。有人调侃说：这是因为绿漆是底漆，白漆是面漆，中间没刷面漆是为了省成本，真是太“导里导气”了。

不知大家有没有注意到：快舟11号的箭体头部一个比较细的双锥体金属帽。当火箭点火后开始升空时，这个金属“帽子”会冒出火光和烟雾，在火箭飞行过程中也是如此。这是个什么装置？为什么其它火箭上面就没有看到呢？

它其实是快舟11号的RCS调姿发动机，正是因为有了它，才使快舟11号拥有了快速部署和低成本的优势。快舟系列都是固体火箭，使用固体燃料发动机。目前大多数运载火箭用的是液体燃料，例如液氢液氧、液氧煤油等等。之前发射嫦娥六号的长征五号火箭，芯级就是氢氧发动机，助推器是液氧煤油。

液体燃料火箭发动机的推力大、比冲高，但缺点是不易储存，无法一直存放在火箭的燃料箱内，因此需要临时加注。像氢氧发动机用的液氢和液氧，都需要极低温的环境，否则就会挥发掉。而火箭是没有保温层的，只能在发射前一段时间内将液氢加注进去，如果过了时间还没发射，就得再把燃料抽出来，非常麻烦。

固体燃料就没有这个问题，推进剂呈固体形态，由氧化剂、燃烧剂和少量的各种添加剂以化学方法或物理方法混合而成。固体燃料会以一定几何形状制成药柱，提前放在固体火箭发动机内，或是直接浇铸在固体火箭发动机燃烧室中。固体推进剂分为均质推进剂（如单基推进剂和双基推进剂）和异质推进剂（如复合双基推进剂和复合改性双基推进剂）两种，是可以长期储存的。

因此固体火箭不再需要提前加注燃料，在接到发射命令后可在较短时间内完成发射准备，快速反应能力极强。固体燃料发动机也能达到很大的推力，例如美国航天飞机使用的SRB固体助推器，单台最大推力高达1379吨。不过固体火箭发动机的燃烧时间较短，而且无法多次启动，适合用在洲际导弹和快舟这一类快速反应运载火箭上。

另外，液体火箭需要用涡轮泵把燃料送进燃烧室，结构比较复杂，而固体火箭不需要涡轮泵，推进剂直接在燃烧室中燃烧，产生高温高压的燃气，再经喷管膨胀加速后喷出，结构非常简洁。多级固体火箭还可以串联起来，依次点火，实现更大的运力。

由于火箭发射后不可能走直线，需要程序转弯、调整方向。对于固体火箭来说，可利用摆动喷管、燃气舵等方式来转向。快舟11号也是固体火箭，但却没有走寻常路，而是采用了栅格舵+调姿发动机的方式。

在火箭底部装有四块可动的栅格舵，能通过空气阻力来改变和调整火箭方向。不过刚起飞的时候火箭速度还不高，栅格舵的效果不明显，这时就需要用到RCS调姿发动机，该发动机装在快舟11号的头顶位置，通过喷燃气的方式产生反作用力，与栅格舵配合，就能够实现整个发射过程的方向调整。

如此一来，就省去了摆动喷管及其伺服机构，简化了控制系统，从而降低了运载火箭成本，同时还为日后的子级分离落点控制奠定了基础。快舟11号的发射成本大约是1万美元/公斤，虽然比SpaceX的猎鹰9号贵出不少，但与同类型的固体火箭相比是非常便宜的。国际上小型运载火箭的报价是每公斤2.5万至4万美元，快舟的优势相当明显。

而且快舟火箭虽小，运载能力却不弱。全箭采用轻量化设计，碳纤维复合材料的比例达到了94%。因此它能以78吨的发射重量，将1吨的载荷送到700公里太阳同步轨道，运载系数相当高。与快舟11号类似的还是美国的“米诺陶”5和俄罗斯的“创始”号运载火箭，有意思的是，这两种火箭都是由洲际弹道导弹改装而来。

其中“米诺陶”5的一、二、三级采用了“民兵”和“和平卫士”两种固体弹道导弹的发动机，俄罗斯的“创始”号运载火箭则是由SS-25弹道导弹改造而来。因此无论是快舟11号，还是米诺陶5和创始号，都显得“导里导气”的。

除了火箭之后，这次快舟11号打上天的卫星也很有看点，最吸引人的无疑是那颗“超低轨技术试验卫星”。在卫星轨道分类中，高度在500公里以下的被称为低轨道，这里距离地面较近，看东西比较清楚，在低轨道运行的侦察卫星，无论是光学成像还是SAR雷达成像，同等重量下的分辨率都要优于高轨道卫星。

美国的地球观测者公司的 “魔鬼鱼”卫星计划，可在250公里高度的轨道完成组网，能够向美国空军、陆军提供近乎实时的卫星图像，宣称的空间分辨率可达0.15米，通过星上智能处理等技术，能在几分钟内就向用户发送实时图像。

如果是通信卫星的话，距离近了信号质量当然更好。SpaceX公司的星链卫星，就采用了在低轨道大量部署的方式，能够实现全球的互联网服务。然后我们自然就可以想到：如果把卫星高度降得更低，侦察和通信效果不就更好吗？于是便出现了超低轨道的概念，即150~300公里之间的轨道。

然而卫星轨道是不能随便降低的。在低轨道的太空中，虽然接近真空，但还是存在稀薄大气层，空气密度比中高轨道要大不少。航天器在低轨道运行时，受空气阻力的影响大，速度会越来越慢，轨道也会越来越低，如果不加干预的话，最后的结局就是坠入稠密大气层烧毁。

在300公里以下的超低轨道，这种效果更加明显，而且还特别容易受到太空异常“天气”事件的影响，例如前一阵子发生的地磁暴，就是太阳表面发生了日冕物质抛射或耀斑，将大量带电粒子喷射出来，这些粒子如果正好对准地球，就会干扰地磁场，特别是会对大气层产生加热效果，使高层稀薄大气的密度突然增加。运行在低轨道的卫星受到的阻力会异常上升，弄不好就会坠入大气层。

这种事情是发生过的。2022年2月3日，SpaceX发射了49颗星链卫星，正赶上一次地磁暴，由于星链卫星在与火箭分离时处于200公里左右的超低轨道，需要靠自身动力慢慢爬到更高轨，结果由于大气密度突然上升，多达40颗卫星无力回天，最终进入稠密大气层烧毁。

因此工作在超低轨道的卫星，需要有对应的手段，技术水平相当高。为了尽量减少空气阻力，超低轨卫星不像其它卫星那样奇形怪状，需要尽量呈流线形，特别是在运动方向上的截面积要尽量小。另外这类卫星还需要配备高效的推进系统，最好是霍尔或离子电推，能以最小的燃料消耗实现速度的补偿，将轨道高度保持住。

我国在2023年7月22日发射了第一颗超低轨道试验卫星“乾坤一号”，入轨高度为500公里，未来将根据任务需求，在300公里、268.13公里、250公里的轨道高度完成超低轨道长期稳定飞行业务，最终突破200公里及以下的极低轨道，完成短期飞行业务试验。

接下来我国还会建设超低轨通信、遥感一体星座，将拥有300余颗卫星，具备“全球任一地点10分钟内查访”的能力，如果能实现那就相当厉害了。这次快舟11号发射的超低轨技术试验卫星，应该与超低轨通遥一体星座有关，希望我国在这方面的技术能够发展的越来越好。