2023年9月7日，由中国航天科工三院带领的团队完成了商业航天电磁发射高温超导电动悬浮航行实验，创造了国内高温超导电动悬浮最高航行速度记录。

这意味着，中国在航天航空领域，又将突破一个技术壁垒，可能成为世界首个将电磁推进技术应用于火箭发射领域的国家！

提起火箭发射，你会想到什么？是庄严肃穆的十秒倒数后，紧张刺激地点火，随着爆炸一般的火光和浓烟在火箭底部出现，火箭才被推上天空……这是我们大多数人对于火箭发射的印象——不过，你可能不知道的是，这样的点火方式并非是火箭的最佳发射方式。

更理想的发射方式，非电磁发射莫属，而我国科学家已经在这一领域走到了世界的前头。那么，航天电磁发射到底是什么，又有什么好处呢？研究它有啥难点？我们又在哪天才能看到它的“实装”呢？

并不神秘的航天电磁发射

实际上，电磁发射听起来高深莫测，对于我们老百姓来说却并不神秘。

电磁发射技术是继化学能发射之后出现的一种新概念动能发射技术。曾经的化学能发射技术顾名思义，就是利用化学物质，例如各种燃料，来发生反应以产生动能，从而将发射器推出去。

相同的道理，电磁发射技术就是在发射时借助电磁能来产生动能，只不过发生反应的“原料”从化学物质变成了电动机。

运作原理的差异直接导致了电磁发射相比起化学能发射来说，有着巨大的天然优势。

首先，电磁发射可以提供比化学能发射更大的动能，可将载荷在短时间内加速至化学能发射技术难以达到的超高初速度和射速，并且这一速度还可随意进行调节和控制，精度更高，射程更远，威力也更大。

其次，就发射过程来说，电磁发射过程不易受外界干扰，不会生成噪音和烟雾，相应地发生意外的概率也更小，可能产生的问题也更少。

更重要的是，不依赖化学物质产生动能，就意味着发射器不需要携带重量巨大的燃料——这一点就决定了电磁发射技术在航天航空领域会产生重要作用。

原因在于，以往的所有航天发射，都需要依靠火箭来完成。在发射初的加速阶段，火箭需要燃烧大量的推进剂，也就是燃料，从而产生热能和气体。热能和气体从火箭尾部的喷嘴排出，从而产生巨大的推力，将火箭加速至摆脱地球引力，并各级分离，调整姿态，从而使航天器进入预定轨道。

航天器动辄上十吨重，要想把它加速到脱离地球引力，就需要极大重量的燃料来做推进剂。也就是说，为了把航天器送上天，运载航天器的火箭重量通常要达到上千吨重，而其中的大部分重量，其实都是燃料的重量，且火箭的大部分重量，都集中在第一级。

这不禁给人一种“头重脚轻”的感觉——说是要把航天器送上天，但就结果来看，更多地是把燃料送上了天！因此，如何减少火箭的燃料负荷，将力气用在刀刃上，从而大大减少航天项目的运行成本，以运送更多的航天器到达轨道，就成了各个国家的科学家们致力于研究的最大难题。

于是，科学家们纷纷把眼光投向了电磁发射技术——它可以让飞行器直接加速到一定速度后再起飞，可以大大节省所需要携带的燃料。

这项技术对于我们来说并不陌生，实际上，高速电磁列车的启动依靠的正是电磁发射技术。而在军事领域，我国的航母也已经用上了电磁发射技术，大大提高了舰载飞机的活动范围和启动速度，还节省了大量的燃料，让机身更轻更灵活，也更方便完成更多任务。

航天电磁发射，难点何在？

既然原理都已经被研究透彻了，那么电磁发射火箭为何还迟迟不见面世？其实，航天电磁发射的应用并没有理论上说的那么轻松。

一般而言，科学家们把应用于航天领域的电磁发射装置叫做电磁推射装置。电磁推射装置要想把几十上百吨的火箭发射出去，并不像发射列车或是飞机那么简单，关键就在于火箭的重量较列车和飞机重得多。这就意味着电磁推射装置需要更大的推力，也就是说需要更长的发射轨道长度、更精确的速度控制。

在本次中国航天科工三院进行的实验中，科学家们建造了长达380米的轨道长度，实现了每小时234公里，也就是每秒65米的发射速度，这已经接近飞机起飞的速度了。然而，要想使航天器摆脱地球引力，需要达到每秒11.2公里的发射速度。

从理论上而言，利用电磁推射装置发射的航天器发射速度并不需要真的达到每秒11.2公里，因为太快的速度会导致摩擦力过大，使得航天器外壁发生损坏——因此，保险起见，在使用电磁推射装置的基础上，还是可以同时发射火箭，以在发射后继续加速，只不过如此发射方式下的火箭重量将会大大减小。

即使如此，每秒65米的速度，与理想发射方式所需的速度比起来，也太过微不足道。更何况，实验中所使用的飞行器重量，与真正的航天器和火箭比起来，还是相差甚远。照这么算下来，岂不是轨道要从地面建到大气层之外，才够加快速度？

也就是说，如何在尽量短的距离内将重许多倍的航天器和火箭的速度提升至可以摆脱地球引力的速度，并且又不损坏其外壁，还不给航天员造成过大的身体压力，是航天电磁发射的难点所在。而这一困难，只能在一次又一次的实验中得到的大量数据里解决——然而，全世界相关领域的研究，也只能说是才刚刚起步，还有很长的路要走。

中国航天电磁发射，发展到哪步了？

我们总说中国的航天电磁发射研究已经走在了世界的前列，那么，它到底发展到哪一步了呢？

其实，除了上文已经提到的一些成果，例如利用380米的轨道实现了每小时234公里的发射速度，中国的航天电磁发射研究，还创新性地结合了另一个领域的高新技术——高温超导技术。

高温超导技术对于我们来说同样也早已“面熟”了，无论是磁悬浮列车，还是磁共振成像，抑或是卫星通信，都离不开高温超导技术的应用。然而，在电磁发射装置上，还未有国家将其与高温超导技术结合起来。

在掌握了超导磁悬浮列车技术之后，中国的科学家们马不停蹄地开始将高温超导技术应用在电磁发射上，并开展了各种实验。中国在高温超导领域本就是世界的领先者，若真能实现两者的结合，则不仅可以大幅度节能，还能大大提高装置性能和稳定性，加快航天电磁发射实际投入使用的步伐。

2023年底，中国首创电磁弹射火箭炮，在每发3分钟的射速中，射程达到了2000公里，堪比东风中程导弹。这是中国科学家将电磁发射技术应用于军事领域的又一壮举，有效射程创下了世界纪录，精准度也得到了巨大提升，性能已不亚于导弹。这是中国在电磁发射领域的又一巨大进步。

2024年初，外媒还爆料“中国建造用于太空发射的巨型高超音速轨道炮”，声称技术含量已远超美国——这一爆料虽并无中方“实锤”，但也可见中国在电磁发射领域的长足进步如何使得美国等竞争对手胆颤。

中国已在实验中验证了航天电磁发射的可能性，为正式建设电磁发射装置铺下了坚实的道路。而一旦电磁发射装置被中国的科学家造出来，世界的航空格局就会被彻底改变。以往笨重、成本高昂的火箭发射将成为历史，轻便、成本低廉的航天器发射将成为主流。

也就是说，一旦航天电磁发射技术成功应用，航天器发射的成本大大降低，速度大大提升，发射频率也会大大增加，人类将真正进入探索宇宙的时代——而一旦中国抢先突破瓶颈，其他国家将永远望尘莫及！