2024年12月16日,“中国版星链”GW星座在海南文昌发射中心完成首发任务,中国近地轨道最强运力火箭长五B,带着卫星互联网低轨01组卫星咆哮升空,标志着由中国企业对“星链”发起的挑战正式拉开帷幕。
今天我们来聊聊:GW星座首发为啥要用长征五号B?
01、“胖五”再出发看到这次发射相信很多人都会诧异:什么样的低轨卫星能用到长征五号B这种“重量级”选手?要知道长征五号作为中国现役最强火箭,近地轨道运力大于25吨,GEO轨道运力不小于14吨,通常都用来发射大型高轨卫星。
(图:卫星互联网低轨01组卫星发射 来源:航天科技一院)
而此次发射是长五B自2022年中国空间站建成后第一次执行任务,也是长五B和远征二号上面级8年后的首次合体,更是长征五号系列火箭第一次执行“一箭多星”任务。
(图:网传卫星互联网低轨01组卫星任务徽章 来源:闲鱼用户皮蛋瘦肉粥Alter)
根据现有公开消息显示,本次发射的卫星互联网低轨01组卫星数量共10颗,全部分布在1097 x 1110km x 86.5°附近的两个轨道面上。
02、关于长五B的运力GW星座的首发也引发了很多爱好者对于本次发射的关注,其中关于长五B运力以及本次任务卫星单颗重量的讨论值得大家思考。
(1)卫星互联网低轨01组卫星单颗重量为1吨?
首先,在很多关于单颗卫星重量的讨论中,有人简单的用了长五B200公里LEO运力25吨减去远征二号12吨等于卫星载荷重量的计算方法,得出星网01组卫星单颗重量约1吨的结论。
(图:长五B首飞 来源:中国载人航天)
实际上如果按照这个算法,拥有二级火箭的长征五号基本型运力就成了25吨减去二级火箭重量,运力为负数。
另外远征二号上面级的重量也远没有12吨,现在网传的这个数据大概率来源于2016年远征二号与长五遥一的首飞,12吨为远征二号与实践17号卫星的总重量。
那这10颗卫星到底多重呢?我们还得聊聊远征二号。
(2)为什么要用远征二号?
前面我们也提到了,这次任务发射的10颗卫星分布在两个不同的轨道面,也就是说远征二号的作用除了将卫星抬升至1100公里左右的轨道,还要多次启动,实现变轨来部署不同轨道面的卫星。
(图 :远征二号模拟图 来源:长征五号宣传视频截图)
那为什么不直接用具备二级火箭的长五基本型呢?答案是为了增加运力。二级火箭减重对于火箭的运力提升是显著的,而远征二号本质上是一台结构更简单、质量更小的二级火箭。
综上,远征二号+长五B的组合能够提供的1100公里轨道运力是远大于长五基本型GEO的14吨运力。也就是说,这次发射的卫星单颗重量有可能接近2吨。
03、迟到的“GW”星座首发根据星网公司最初对GW星座规划:该计划将在2024年6月在海南商业航天发射场进行首次发射,在未来5年内发射约10%的卫星,到2035年完成全部卫星的发射。
和这个计划相比,GW星座的首发延期了足足半年。而根据航天科技集团一院专家朱海洋的介绍,未来长五B还将继续执行多发低轨星座的组网发射任务。
(图 :第九届商业航天高峰论坛各型火箭成本 来源:太空探索杂志)
根据2023年第九届商业航天高峰论坛上列出的各国运载火箭成本报价显示:长征五号火箭单发价格为11.6亿元人民币,考虑到长五B没有上面级,价格也在10亿元左右。
按照未来5年发射10%的卫星的规划(约1300颗),如果全部使用长五B执行发射任务,需要大约130发,价格将超过1300亿元人民币。
那么GW星座为什么一定要用长五B来执行发射任务呢?
04、为什么是长五B?星网选择长五B的理由有二:
(1)向组网效率的妥协。
前面我们也分析了,卫星互联网低轨01组卫星的单颗卫星重量可能接近2吨,如果选择其他火箭发射会是什么组网效率呢?我们简单做一下计算:
(图:中国现役部分火箭运力 制图:你好太空)
这样的组网效率,别说12992颗卫星了,就是1300颗卫星,估计2035年前也发不完。
当然,2030年前的1300颗卫星不会全部由长五B来发射,毕竟10亿一发的成本太高了,长五B只是用来解燃眉之急的。2025年开始,民营火箭公司也陆续会迎来大火箭的首飞,即使无法形成回收能力,对运力来讲也是一种补充。
所以,星网选择长五B还有一个原因。
(2)面对压力的无奈之举
星网的压力来自两方面,首先是进度规划。
GW星座从2019年论证到首发,筹备期接近5年。这期间,中国发射的低轨互联网技术验证卫星大约有21颗,时间跨度从2021年8月到2024年11月。
(图:中国卫星互联网卫星发射表 制图:你好太空)
外部压力则来自星链。
此前,SpaceX曾宣布2025年星舰将进行25次发射,一旦星舰能够投入到星链的建设中,星链的组网能力将呈指数级提升,而近地轨道资源和优势通信频段资源都是不可再生且排他的。
重重压力下,星网也只能硬着头皮上了。
这个发射成本比星链高了20多倍