据《南华早报》报道称，中国科学家正在计划建造一种巨型电磁发射的轨道炮，将高超音速飞行器加速到超音速后脱离轨道，然后飞行器点燃火箭发动机直接进入近地轨道，据研究专家称，这是一种全球领先的发射技术。

7倍音速将50吨高超飞行器射入太空

《南华早报》报道称，中国最重要的航空航天和国防承包商之一航天科工集团在山西省大同市的工业中心地带建造了一座2公里（1.2 英里）长的低真空轨道高速磁悬浮试验设施。这个轨道试验设施能将载荷推进到1000千米/小时的速度，未来该测试设备将延长，最高速度将会提高到5000千米/小时。

熟悉速度的网友应该知道1000千米/小时已经是高亚音速速度，而5000千米/小时已经达到4马赫（4倍音速）速度，比SR-71黑鸟超音速侦察机还要快，一条低真空高速磁悬浮居然要跑到4马赫的超音速，这到底要干嘛？

原因很简单：航天科工集团的研究人员的目标是要将一架50吨重的飞行器通过轨道炮加速后送入太空，目前的方法是这样的：利用巨型电磁轨道发射装置将高超音速飞行器加速到1.6马赫后与电磁轨道发射装置分离，然后再启动自身的动力飞向太空。

为什么要这样操作？用巨型电磁轨道发射装置的加速让飞行器跨过耗能最大的低速环节，在轨道发射装置中加速消耗的是电能，将50吨重加速到1.6马赫，理想状态下需要消耗7.3984e+9焦耳的能量，如果80%的效率计算大约是2,600度电左右，就算按工业电1.1元计算差不多也只要2800块，并且这些电还能来自太阳能和风电这种“垃圾电”，因为很多时候都是弃光弃风（电网发电功率过剩，风电光电电网不接收白白浪费）。

这是一种划时代的技术，发射成本可以做到极低，马斯克的SpaceX利用回收火箭将发射成本打到了3000美元/千克，大约只有不可回收火箭发射成本的1/3，但据科学家估计，这种电磁发射技术最低可以做到60美元/千克，一个100千克的大佬去太空游玩一回，发射成本可以低至6000美元，估计很多网友都付得起这个价格了。

当然这只是最最基本的应用，如果发射成本真低到如此程度，那么太空城市的建设估计也可以开始了，上世纪七八十年代就开始梦想的太空城才能真正提上日程，否则用火箭发射这种方式几乎就是不可能的，不是我们技术不够，而是建造一个太空城的成本会让地球破产。

究竟是什么原理？到底有多难？

电磁轨道发射技术听上去高大上，但其实和另一个传闻中的电磁轨道炮和电磁弹射器属同一路子的技术，相比较而言，这种巨型电磁轨道发射技术与电磁弹射属于同一类，就目前的技术路数，电磁发射技术有如下三大类：

轨道炮：利用弹丸在磁场中受到洛伦兹力作用加速移动的原理，这个结构非常简单，两根导电的轨道，中间放上导电物体，当电流通过该导电物体时会受到导线周围产生磁场的驱动作用而向前运动，这种发射方式适合发射高速小质量的物体，所以轨道炮用这种方式最适合了；

线圈炮：当电源给驱动线圈施加脉冲电流时，两个线圈的磁场相互作用产生安培力，使弹丸向炮口端移动的原理；用多个线圈组合，当线圈通电时会对铁磁的弹丸产生吸引力，当要经过线圈中段时切断电源，下一个线圈接力，再接力，直至加速到很高速度；

重接线圈：非铁磁导电板材经过“开口”线圈时会在板材中感应出涡流，在线圈磁场的作用下运动，可以通过多个重接线圈串联，并且还可以通过多组重接线圈并联发射重型载荷，比如电磁弹射器用这种最适合。

电磁发射技术难点不一，轨道炮烧蚀太严重，线圈炮只能用于圆形管道并且载荷必须为铁磁物质，重接线圈技术技术稍稍复杂，一般认为，用作电磁轨道发射大型高超音速飞行器的，大概率会是重接线圈发射技术，当如技术复杂并不是难点，而是如何做到大功率，比如电磁弹射技术的难度太高，只有在高性能电源、精密控制技术、耐磨涂层以及抗强电磁干扰的电子器件研制等方面取得了突破之后电磁发射技术才会水到渠成最终成熟。

电磁弹射需要在3秒内将30~40吨的战斗机发加速到240千米/小时（67米/秒）的速度才能起飞，而电磁轨道发射技术则是在数公里长的轨道上将更重的飞机加速到更高的速度，功率超大，电磁环境超级恶劣，基建建设要求极高，也只有基建狂魔能完成这种地狱级难度的任务了。

电磁轨道发射技术的另一个难点：超音速分离技术

上文已经“解决”了如何将飞行器加速到高速的问题，但就发射整体技术而言这还只是完成了一半，因为从高速轨道上离开成了一个非常严重的问题：

当飞行器达到分离速度时，飞行器首先会受到迎角产生的激波升力让飞行器快速离开轨道，但当飞行器和轨道之间出现距离时高速通过的气流产生的“负压”会将两者重新拉到一起，此时非常危险，如果控制不好飞行器可能会撞毁在轨道上。

另一个是分离前激波会在机体与轨道之间反射，激波扫过的位置都需要加强，因为激波是一种压缩波，能量很大，被激波扫过的位置都需要增加强度以免发生强度不足等问题。

还有一个问题：高超音速发动机技术

分离之后就是高超音速飞行器自身的动力了，此时速度已经达到了1.6马赫，可以直接启动冲压发动机，这种没有运动部件的发动机在超音速下效率很高，但只能加速到大约3~4马赫，接下来就是亚燃到超燃过度的阶段，从4马赫到5马赫难度很大，会出现一个叫推力陷阱的区域，即随着速度增加推力反而下降的问题，一般可以采用火箭引射的超然冲压发动机跨过这个障碍，在超燃冲压发动机工作稳定后再关闭引射火箭。

超燃冲压发动机也只能工作到7马赫左右，高度大约在30~40千米，此时就要启动火箭发动机飞向太空了。这些模态转换的过程难度很大，因此高超音速发动机技术难度是相当大的，不过我国在这方面还是走在了全球领先的位置。

当然还有一种直接让电磁轨道发射技术将飞行器加速到接近10~15马赫左右，也就是3.5~4千米/秒，接近运载火箭发射时第二级火箭发动机的速度，出口高度设置在8千米左右，飞行器就不需要啥高超音速发动机了，在这个速度下直接启动火箭发动机即可轻松进入太空。顺便给出个简单数据：

假设以6G的过载，将一架重量为50吨重飞行器加速到4.5千米/秒，大约需要一条172,280米，也就是172千米，看起来是不是有点恐怖？当然这是载人的，必须要在6G或者以内，否则人会受不了，要是发射卫星的话，以20G加速度，那么只需要51633米，也就是51千米，看起来还是有点高，不过已经可以接受了。

NASA曾规划建造：没想到中国却已经开建了

如果这种发射装置建成，那必定又是一个建筑学上的奇迹，科幻大片或者小说中的场景将会摆在大家的眼前，各位不要惊讶，美国宇航局（NASA）早在1990年代就曾规划过这种发射方式，原因也是不言自明，划时代的发射方式，成本低到没有朋友，谁不喜欢？

NASA的第一步计划即使建造了一条轨道长度为15米的测试装置，但当时由于政府与军方不支持并且技术难度很大，这条测试发射装置在建造到10米的时就下马了，军方的资金转向了航母电磁弹射器的研发，NASA的技术储备也转而支持航母电磁弹射器。

后来的事情大家都知道了，美军的电磁弹射器研发成功，并且装上了福特号航母，成为全球第一艘装备了电弹的航母！但这个第一光环的背后却是电弹的各种不稳定，故障率偏高，最高弹射频率甚至还比不上蒸汽弹射，甚至在2021年还出现了4条电磁弹射器全都趴窝的6天的奇观，要是在战时早就被敌军给击沉了，还能给你6天时间整修？

在电磁发射领域，美军的电磁弹射器不太稳定，另一个电磁拦阻也是故障多多，电磁炮也因为无法解决轨道烧蚀问题在2021年下马，整体而言电磁发射领域美军已经全面受阻。资源也向高超音速导弹倾斜，但让人惊讶的是美军的高超音速导弹也是各种不成功，海军、空军与陆军的两款高超音速导弹连续试射失败，最近还正要进行ARRW（空军的AGM-183A导弹）近乎实战的试射，但一直没有成功的消息，估计也是凶多吉少了。

NASA的项目下马、美军的各种不顺利并没有影响中国，在电磁发射领域屡屡成功，电磁弹射器已经装上了003航母，电磁炮也已经海试，据网传消息会在004和005上亮相，中国在电磁发射领域的成功已经从军事应用“外溢”到了民用领域，比如电磁橇，这个是用来测试地面状态下加速到高速时的各种环境，比如降落伞开伞、需要进行空气动力测试的车辆以及高铁等各种要求高速的设备，以前动用火箭加速测试，不仅需要动用火工品，而且成本还非常高，现在有了电磁橇，几度电的问题就解决了。

看看这张动图，这个操作方式和型电磁发射轨道几乎就一模一样，只要延长即可用来“发射”飞行器。这些技术都是相通的，用低真空管道将发射装置“保护”起来，能降低空气阻力，增加发射速度，技术这层窗户纸捅破了就如同搭积木，想要什么就搭出什么。

除了电磁橇还有微重力实验装置，这种利用电磁发射技术将物体在垂直“弹射”的上升以及下降过程中“享受”无重力或者弱重力环境，送到月球与火星上的设备必须要经过这类微重力或者无重力测试环境的“考试”。

除了这些大件外还有电磁枪、电磁灭火炮，现在又有了超级大件电磁轨道发射装置，这种既先进有超大规模的事情，也只有中国能干成，我们也希望能干成，对于未来在有生之年内能不能花点小钱就能进太空旅游，这就要看这项技术的进度了。