文/徐宗芝

“一帶一路”倡議順應并推動經濟社會全球化的時代浪潮。在經貿往來和人文交流等發展中,要求人流、物流和信息流,能高度快速有效地全球互聯互通,這對交通運輸和信息通信技術提出了更高要求。
作為軟聯通的信息流網絡,由于通信技術的飛速發展,可將大容量信息以光的速度通過全球互聯網傳播,使諾大的地球縮小為一個地球村。
天涯成比鄰,世界正被帶入手機之中。而以交通運輸網絡連貫的人流物流硬聯通,則與之呈現明顯反差。
以電子商務為例,利用手機通過信息流,可以分、秒計完成全球的購物活動。但貨物到手,則隨距離的不同,可能需要數小時,數日甚至數星期之久。物流速度慢,成為全球化電商的短板。
現有最快的民用客貨運輸為航空運輸,時速最大約1000公里的亞聲速。基于該航速而定的我國智能物流骨干網的使命,是全國24小時,全球72小時必達。從需求來看,當然是越快越好。不僅如馬云說的,“要讓挪威的三文魚早上捕完,晚上就能夠送到杭州”。而且還要讓紐約唐人街的華人,中午就能吃到早晨快遞來的桂林米粉。因此,速度和時效性僅受到科技條件的限制。
按航天學,第一宇宙速度(7.9公里/秒,或時速28000公里)是全球兩地間飛行速度的極限值。達到或超過該速度,運載器將會環繞地球運行,如人造衛星等航天器;低于該速度才會以亞軌道跨越空天飛回地面,如洲際彈道導彈。因此,如果借鑒彈道導彈的飛行模式,則全球硬聯通速度的提高,將會有近30倍以下的潛力可待挖掘。也就是說,如果洲際導彈可在一小時內攻擊到全球,那么,跨洲際的全球運輸,也可在一小時內把貨物和人員運輸到全球。這是一項具有重大意義的科技創新工程。
然而,洲際導彈是依靠昂貴的多級火箭發射的一次性武器,民用的洲際運輸是承受不了的。為了實現快速、低成本、高效益的全球運輸,必須另辟蹊徑,尋找廉價高效的能源和動力裝置。
運用電能,以電磁力作為動力的電磁發射技術,將是代替化學能火箭發射的有效途徑。作為從各種一次能源轉換而來的優質二次能源,電能具有化學能無可比擬的可大功率傳輸,易于變化和控制且經濟環保等優點。基于電磁力加速原理的電磁發射技術、用于電磁炮的研究已有上百年歷史了,近年來,更在一些大國競相研發。筆者認為,電磁發射技術用于民用彈道飛行運輸比用于電磁炮更能發揮其技術優勢和潛力。因為在強大功率的提供和加速行程的保障等方面,所受限制較小,不像電磁炮受武器平臺機動性要求的嚴重制約。
電磁能與航空航天技術相結合,將大大提高飛行運輸效能,可開創一種新的快速,低成本和高效益的全球空天運輸方法和系統。
理論估算表明,電磁發射耗能成本遠低于火箭發射,例如發射一噸重的衛星,僅需幾萬元的費用。而低于此費用,還可將同樣質量的彈頭或運載器,沿亞軌道運送到萬里之外的地球另一端。這得益于不僅電能價廉,飛行軌道大部分處于可忽略阻力的近似真空的太空,而且發射的主要為有效載荷,不像火箭發射的絕大部分為一次性使用的非有效載荷。
在加速行程及峰值功率的保障方面,所估算的要求也都是可能達到的。
借鑒軍用彈道導彈的發射方式和技術,按發射點到目標的距離和方位,計算設計諸元并編程控制的方法,轉為民用電磁發射的飛行運輸,將是軍民融合的一項重大應用。在再入大氣層時,可采用滑翔飛行,以增大航程和落點精度。也可仿效多彈頭分導技術,通過精確導航制導和人工智能等技術,提高分別自動投送的能力。
電磁發射與現有航空航天飛行器動力的組合,還可有效發揮其互補優勢。如用于飛機的起飛,可降低起飛成本和增加環保效益。為沖壓和超燃沖壓發動機提供所需的起始速度,實現超聲速或高超聲速的有效快速運輸。以及與火箭發動機組合,提高在近地亞軌道的飛行效能等。
隨著物流、人流硬聯通速度的突破和時效性的飛躍,全球將成為一日甚至數小時的交通經濟生活圈。地球村不再冷冷清清,缺乏人氣,而變成有五光十色的街道,琳瑯滿目的商店和熙熙攘攘的行人,好一個繁華的地球市了。
從地球村到地球市,讓天下一家、世界大同的人類命運共同體夢想早日實現。