我国已有多项关键技术领先美国！激光炮卫星已具备研制条件

据报道，2018年美国曾进行了一次“星链”拦截洲际导弹的模拟测试，测试结果显示有350枚来袭洲际导弹，“星链”全部拦截成功。

近几十年来人类的航天活动产生了天量天空垃圾。此外，美国的星链卫星已经部署了几千颗，这是美国构建不对称战略威慑的手段。为了保护我国太空资产，也为避免战略被动，我国有必要尽快做好应对准备。目前摧毁卫星的手段主要有导弹拦截、激光炮拦截、太空拖曳卫星捕获等手段。其中，最高效、成本最低的手段还是激光炮。战时可以快速秒杀敌方卫星。因此，我国非常有必要在太空部署太空激光炮卫星，平时可以用于清除太空垃圾，保护空间站、卫星免遭太空垃圾撞毁，战时还能高效低成本秒杀敌方卫星。

那么太空激光炮卫星该设计成什么样呢？

第一输出功率要达到150kW，第二持续射击能力要做到200次。

在太空中，由于没有空气，激光功率衰减很慢，150kW的输出功率就足以在几百公里范围内摧毁物体。按照每次攻击持续照射10秒计算，每次攻击可输出1.5MW能量，即0.41667度电的能量。目前最适合作为太空激光炮能量输出装置的激光器是光纤激光器。根据国内厂家公布的数据，高功率光纤激光器光电转换效率不小于35%，远高于化学激光器。按照每次放电效率90%计算，每次射击需要消耗1.3度电，如果再把储能系统的充放电损耗考虑在内，每次射击消耗的电能不会超过1.5度电。那么200次射击消耗的电能就不超过300度电。

按照输出功率150kW，200次持续射击能力计算，一枚太空激光炮卫星重量不会超过5629kg。

太空激光卫星由激光发射装置、储能装置、光伏发电系统、霍尔推进器等4大部分零部件，再加上体积、重量、能耗几乎可以忽略不计的计算机控制系统组成。通过估算4大部分零部件重量就能估算出激光卫星重量。

一是150kW光纤激光炮发射装置重量不超过750kG。

2017年11月16日，《中国光学期刊网》发布了一篇名为《美“高能液体激光区域防御系统”将在直升机上开展试验》的新闻。文中提到，美军计划研制一款输出功率约为150kW的激光武器，重量仅为750kg。从美军曝光的消息来看，该激光武器基本可以确定采用光纤激光器作为能量输出装置。

据了解，我国在光纤激光器技术领域已经领先美国！据“中关村丰台园”官方头条号报道，3月20日， 在2024慕尼黑上海光博会上，凯普林正式发布全球首台150kW工业级光纤激光器，刷新全球工业切割领域高功率纪录，并支持200kW超高功率激光产生与传输的超高功率输出头。

为满足激光炮瞬时超大功率输出，一般采用超级电容给激光炮供电，而我国在超级电容技术领域同样领先世界。据报道，2022年奥威科技研制的超级电容器单体能量密度就已经达到120Wh/kg，处于世界领先水平。

凭借领先美国的光纤激光器技术和超级电容技术，我国完全有能力造出比美国还要好的光纤激光炮！也就是说，我国有望造出输出功率150kW，但重量小于750kg的激光炮。

二是150度电容量的卫星储能电池重量不超过750kg。

飞机发动机功率可达10MW以上，作为飞机携带的激光炮，飞机自带的发电机就能满足为超级电容快速充电的要求。但如果要把这套系统搬到卫星上去，那就需要再增加一套储能系统。因为在太空中，卫星补充燃料的难度很大，一般采用光伏发电补充能量。为了控制卫星尺寸，光伏发电功率很难超过100kW。当卫星进入地球阴影区（黑夜区），卫星就无法发电，此外，卫星的光伏发电板也无法时刻正对太阳，发电功率也不稳定，这就要求卫星要集成储能系统以确保随时都能为超级电容充电。

令人振奋的是，我国在储能电池领域同样是世界领先！今年3月8日，中国科学院院士陈军在接受记者采访时表示，他所带领的团队已经成功研发出400Wh/kg的新型固态电池样品，预计2年之内研发出600Wh/kg的固态电池。

按照400Wh/kg的能量密度计算，750kg的固态电池就能为太空激光炮卫星提高300度电。

三是激光炮卫星所需的光伏发电系统重量不超过3629kg。

据了解，国际空间站的光伏发电系统总重超过19200磅（约8709kg），可提供84～120kW的发电功率。也就是说国际空间站光伏发电系统产生1kW电能需要付出72.583～103.69kg重量。这是因为国际空间站采用的光伏板技术老旧，发电效率仅14%左右，而我国最先进的光伏发电板已经提升到40%！由于光伏发电效率更高，我国的天宫空间站仅用1200平方面积的新型光伏板，发电功率就超过国际空间站最初2400平方的发电功率。

据报道，我国企业生产的聚光三结砷化镓电池，全光谱能吸收95%的太阳光能量，可以实现40%的转换效率，并且还可以在390℃的条件下仍正常工作。

按照这个效率测算，产生1千瓦的电能仅需付出25.4～36.29kg重量。那么产生100千瓦电能也仅需付出2540～3629kg重量。

四是用于变轨的霍尔推进器系统重量按照500kg计算。

美国星链卫星重量仅277kg，却搭载了霍尔推进器用于变轨。我国的霍尔推进器同样是世界先进水平，即便最保守估算，整套变轨动力系统重量也很难超过500kg。

综上所述，一枚太空激光炮卫星的重量也不会超过5629kg。现阶段用长征五号运载火箭发射，一次可发射4枚太空激光炮卫星用于应急或临时建设。今后一旦国产可重复使用火箭成熟，就可以低成本发射大量激光炮卫星，为我国筑牢太空防御网，避免我国遭受“太空垃圾”威胁。