海上發(fā)射運載火箭優(yōu)勢多

杭添仁

新聞背景

全國政協(xié)委員,、中國運載火箭技術(shù)研究院院長李洪3月2日說，我國將于今年首次從海上發(fā)射運載火箭,。

眾所周知,，運載火箭通常是在陸地上發(fā)射的。我國的酒泉發(fā)射場,、太原發(fā)射場,、西昌發(fā)射場和文昌發(fā)射場都是建在陸地上，國外的拜科努爾,、東方,、卡納維拉爾角和庫魯?shù)戎l(fā)射場也是陸地發(fā)射場。那么,，如何從海上發(fā)射運載火箭,？它又有什么優(yōu)點呢？

海上發(fā)射具有多種優(yōu)勢

研究和實踐表明,，在海上發(fā)射火箭有許多優(yōu)點,，其中最主要的優(yōu)點是可以節(jié)省運載火箭的燃料，增加運載火箭的有效載荷,。這是因為,，在地球上越靠近地球赤道的地方，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的線速度越大,，所以航天發(fā)射場越靠近地球赤道,，就越能充分利用地球自轉(zhuǎn)力來增加運載能力，且入軌角度也比較好,，從而能延長衛(wèi)星運行壽命,，降低發(fā)射和運營衛(wèi)星的成本。

舉個例子,，俄羅斯著名的質(zhì)子號大型運載火箭如果在臨近赤道附近的庫魯發(fā)射場發(fā)射,，比它從拜科努爾發(fā)射場發(fā)射可提高20%的地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力,。這主要是由于地球靜止軌道恰好處于地球赤道平面以上35800千米的地方。因此從赤道附近實施發(fā)射,，衛(wèi)星可直接進入地球靜止軌道,，無需耗用燃料進行變軌。同時運載火箭還可以最大限度地借助地球自轉(zhuǎn)所帶來的額外推力,。這一減(火箭燃料)一加(地球自轉(zhuǎn)推力)可使火箭的有效載荷增加許多,。

現(xiàn)在各航天大國都將自己主要的衛(wèi)星發(fā)射場建在盡可能靠南的地方。像美國的卡納維拉爾角發(fā)射場位于北緯28,；我國的西昌發(fā)射場也位于北緯28,，而新建的文昌發(fā)射場位于北緯19；最理想的陸上發(fā)射場是歐洲航天局法屬圭亞那的庫魯發(fā)射場,，它恰好位于赤道附近,，只有北緯5。

從海上發(fā)射還可以根據(jù)衛(wèi)星軌道的要求選擇最適宜的發(fā)射位置,。通常的做法是,，發(fā)射地球靜止軌道衛(wèi)星時，選擇夏威夷以南,、基里巴斯群島附近的赤道海域,，發(fā)射中低軌道及極地軌道衛(wèi)星時，則可選擇檀香山以北的太平洋海域,。

另外,，因為在海上發(fā)射火箭可遠離人口稠密區(qū)，當(dāng)火箭發(fā)射后其助推器及第1,、2級的殘骸可直接落入海中,，所以能大大提高火箭殘骸墜落的安全性，即使在升空時發(fā)生故障或爆炸,，也不會殃及平民或地面設(shè)施,。

在海上發(fā)射火箭還具有射向范圍寬的優(yōu)勢。這是由于海上發(fā)射平臺四周都是大海,，火箭發(fā)射的覆蓋和射向范圍基本不受限制,，可以滿足地球靜止軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星,、空間站和深空探測器等各類航天器的發(fā)射任務(wù),。

海運優(yōu)勢也是在海上發(fā)射火箭的一大長處。目前,，運載器和航天器的發(fā)展趨勢是體積,、直徑和重量等越來越大，用公路,、鐵路運輸都難以滿足要求,，而在海上發(fā)射則可以通過輪船運輸來解決這些問題,。

當(dāng)然，在海上發(fā)射火箭也存在著一些不利因素,，如容易受到海鹽空氣的侵蝕,，且海上多雨和臺風(fēng)，天氣情況復(fù)雜,。

1999年四方合作完成首次海上發(fā)射

正是因為海上發(fā)射運載火箭有這么多優(yōu)點,，所以在20世紀90年代，在海上建造發(fā)射場的奇思妙想就應(yīng)運而生了,，即把海上石油鉆井平臺或巨輪改造成海上發(fā)射平臺,，然后把海上發(fā)射平臺和火箭移動至赤道附近，接著在海上發(fā)射平臺起豎運載火箭,，最終完成海上發(fā)射任務(wù),。

1995年，一家由美國波音公司,、俄羅斯能源航天運載火箭集團,、烏克蘭南方設(shè)計局/南方機械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體和挪威夸納海事集團共同投資的國際海上發(fā)射服務(wù)公司成立了。其股權(quán)分配為：波音公司40%,，能源航天集團25%，南方設(shè)計局15%,，夸納海事集團20%,。

1999年3月28日，世界第一枚海射火箭“天頂3號”在浩瀚的太平洋上劃破靜寂的?？?，沖上了九重天，在把一顆試驗衛(wèi)星成功地送入預(yù)定軌道以后,，實現(xiàn)了人類多年來在海上發(fā)射運載火箭的夢想,。

“天頂3號”海射火箭是一種全液體3級運載火箭，各級發(fā)動機均采用液氧和煤油作為推進劑,，地球靜止轉(zhuǎn)移軌道運載能力6噸左右,，是當(dāng)時世界上除歐洲“阿里安5號”和俄羅斯“質(zhì)子-M”運載火箭之外的第3大商用運載火箭，推銷價格為9000萬美元,，與“質(zhì)子-M”相當(dāng),，大大低于“阿里安5號”火箭1.5億美元的銷售價格。1995-2014年5月,，“天頂3號”海射火箭共完成了36次發(fā)射,，33次成功。

“天頂3號”各級研制好以后運至停泊在美國加州長灘的指揮船上完成裝配,，然后測試有效載荷并封裝,，接著是把它們轉(zhuǎn)移到海上發(fā)射平臺上,，與指揮船一起長途航行到離基里巴斯圣誕島約370千米的國際水域赤道附近，即北緯0,，西經(jīng)154的海域,，這里氣候條件良好，風(fēng)浪也不大,，幾乎可以全年發(fā)射,。

名為“海上奧德賽”的海上發(fā)射平臺是一種由4螺旋槳式推進系統(tǒng)自推進的、半潛雙船式海上移動發(fā)射平臺,。它原為北海油田的一座石油鉆井平臺,，遭受過火災(zāi)破壞，經(jīng)夸納海事公司負責(zé)修復(fù)后改建成海上發(fā)射平臺,。其上面配備有發(fā)射臺,、起豎架、推進劑加注系統(tǒng)和其他的輔助設(shè)備等,。

海上發(fā)射平臺甲板長78米,，寬66.8米，可同時容納68名工作人員在上面工作生活,。待發(fā)射前的所有準備工作全部完成后,，工作人員必須通過與總裝指揮船相連的平橋或是直升機從發(fā)射平臺撤回到總裝指揮船，并由堅守在總裝指揮船發(fā)射控制中心內(nèi)的工作人員控制火箭發(fā)射,。

前些年,，由于美國海關(guān)阻止攜帶“天頂3號”海射火箭部件的指揮船停靠加利福尼亞港口,，認定它可用于洲際彈道導(dǎo)彈等等原因,，國際海上發(fā)射公司于2009年宣布破產(chǎn)。不過,，2010年,，國際海上發(fā)射公司又進行了重組。重組后,，能源航天集團占95%的股份,，波音公司占3%，夸納海事集團占2%,。2016年9月,，俄羅斯S7集團收購了海上發(fā)射指揮船、海上發(fā)射平臺等,。

由于受國際關(guān)系和該公司重組等因素的影響,，自2014年后國際海上發(fā)射公司沒有發(fā)射過“天頂3號”海射火箭。不過俄羅斯S7集團最近表示,，該公司打算于2019年12月至2022年間用這個海上發(fā)射平臺進行12次發(fā)射,。

其實,，說起海射火箭還有一種，即俄羅斯從水下發(fā)射的波浪號潛射運載火箭,。該運載火箭是由潛射導(dǎo)彈改裝而成的,，已發(fā)射過幾枚，均告成功,，但它只能將小型有效載荷發(fā)射到近地軌道,，所以近年沒有見其身影。

中國海射火箭技術(shù)完全自主

據(jù)中國航天科技集團公司官微發(fā)布消息,，我國在開展海上發(fā)射試驗后,，將于今年開始推出面向商業(yè)市場的海上發(fā)射服務(wù)。

與國際海射發(fā)射公司不同,，我國海上發(fā)射所用的運載火箭和發(fā)射平臺都是我國自己研制的,，所以不存在國與國之間技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面的問題。

我國擬用長征11號小型固體運載火箭執(zhí)行我國首次海上發(fā)射任務(wù),，以滿足北緯5甚至更小傾角軌道衛(wèi)星的發(fā)射需要,，進一步提高該火箭的任務(wù)適應(yīng)性，從而填補我國火箭進入空間能力的空白,，提供更豐富的商業(yè)發(fā)射服務(wù),，搶占世界商業(yè)航天市場。近幾年來,，近赤道,、低軌道傾角衛(wèi)星的發(fā)射需求日趨旺盛，我國海射火箭能滿足這些需求,，具有較強的安全性和靈活性。

不過我國火箭專家指出,，在海上發(fā)射也對海射火箭的性能提出了更高的要求：大洋之中補給能力有限,，火箭的測試發(fā)射工作越簡捷越好；在海上發(fā)射時,，還要面對海面的晃動和高溫?zé)崃鞯囊龑?dǎo)等問題,，這就需要運載火箭采用合適的控制與發(fā)射方式。

長征11號是我國新研制的一種4級固體小型運載火箭,，目前它可把350千克有效載荷送入700千米高度太陽同步軌道,，低軌運載能力為700千克，經(jīng)過適當(dāng)改進,，今后還能進一步提高運載能力,。長征11號具有“快速、靈活,、可靠,、便捷,、低廉”一系列優(yōu)勢，實現(xiàn)了我國運載火箭24小時快速發(fā)射的跨越,，主要用于滿足自然災(zāi)害,、突發(fā)事件等應(yīng)急情況下微小衛(wèi)星發(fā)射需求。這些特點也能滿足海上發(fā)射的要求,，并向市場提供安全,、靈活等更完善到位的商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)，在國際商業(yè)發(fā)射市場中具有重要意義,。

此外,，進行海上發(fā)射還要有穩(wěn)定的海上發(fā)射平臺。近年來我國已打造出世界最大,、鉆井深度最深的海上“藍鯨1號”鉆井平臺和世界先進水平的集裝箱船“鄭和號”等一大批先進海上平臺裝備,，這就為建造性能優(yōu)異的海上發(fā)射平臺奠定了堅實基礎(chǔ)。據(jù)悉,，即將亮相的中國火箭海上發(fā)射平臺是由萬噸級巨型貨輪改造而成的,。

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