海上發(fā)射運(yùn)載火箭優(yōu)勢(shì)多

杭添仁

新聞背景

全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院院長(zhǎng)李洪3月2日說(shuō),，我國(guó)將于今年首次從海上發(fā)射運(yùn)載火箭。

眾所周知,，運(yùn)載火箭通常是在陸地上發(fā)射的,。我國(guó)的酒泉發(fā)射場(chǎng)、太原發(fā)射場(chǎng)、西昌發(fā)射場(chǎng)和文昌發(fā)射場(chǎng)都是建在陸地上,，國(guó)外的拜科努爾,、東方、卡納維拉爾角和庫(kù)魯?shù)戎l(fā)射場(chǎng)也是陸地發(fā)射場(chǎng),。那么,，如何從海上發(fā)射運(yùn)載火箭？它又有什么優(yōu)點(diǎn)呢,？

海上發(fā)射具有多種優(yōu)勢(shì)

研究和實(shí)踐表明,，在海上發(fā)射火箭有許多優(yōu)點(diǎn)，其中最主要的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省運(yùn)載火箭的燃料,，增加運(yùn)載火箭的有效載荷,。這是因?yàn)椋诘厍蛏显娇拷厍虺嗟赖牡胤?，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的線速度越大,，所以航天發(fā)射場(chǎng)越靠近地球赤道，就越能充分利用地球自轉(zhuǎn)力來(lái)增加運(yùn)載能力,，且入軌角度也比較好,，從而能延長(zhǎng)衛(wèi)星運(yùn)行壽命，降低發(fā)射和運(yùn)營(yíng)衛(wèi)星的成本,。

舉個(gè)例子,，俄羅斯著名的質(zhì)子號(hào)大型運(yùn)載火箭如果在臨近赤道附近的庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，比它從拜科努爾發(fā)射場(chǎng)發(fā)射可提高20%的地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)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(shí)施發(fā)射，衛(wèi)星可直接進(jìn)入地球靜止軌道,，無(wú)需耗用燃料進(jìn)行變軌,。同時(shí)運(yùn)載火箭還可以最大限度地借助地球自轉(zhuǎn)所帶來(lái)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(guó)都將自己主要的衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)建在盡可能靠南的地方。像美國(guó)的卡納維拉爾角發(fā)射場(chǎng)位于北緯28,；我國(guó)的西昌發(fā)射場(chǎng)也位于北緯28,，而新建的文昌發(fā)射場(chǎng)位于北緯19；最理想的陸上發(fā)射場(chǎng)是歐洲航天局法屬圭亞那的庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng),，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(shí)，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(shí),，則可選擇檀香山以北的太平洋海域。

另外,，因?yàn)樵诤Ｉ习l(fā)射火箭可遠(yuǎn)離人口稠密區(qū),，當(dāng)火箭發(fā)射后其助推器及第1、2級(jí)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(shí)發(fā)生故障或爆炸，也不會(huì)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(shì),。這是由于海上發(fā)射平臺(tái)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(cè)器等各類航天器的發(fā)射任務(wù),。

海運(yùn)優(yōu)勢(shì)也是在海上發(fā)射火箭的一大長(zhǎng)處,。目前，運(yùn)載器和航天器的發(fā)展趨勢(shì)是體積,、直徑和重量等越來(lái)越大,，用公路、鐵路運(yùn)輸都難以滿足要求,，而在海上發(fā)射則可以通過(guò)輪船運(yùn)輸來(lái)解決這些問(wèn)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(tái)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?yàn)楹Ｉ习l(fā)射運(yùn)載火箭有這么多優(yōu)點(diǎn),，所以在20世紀(jì)90年代，在海上建造發(fā)射場(chǎng)的奇思妙想就應(yīng)運(yùn)而生了,，即把海上石油鉆井平臺(tái)或巨輪改造成海上發(fā)射平臺(tái),，然后把海上發(fā)射平臺(tái)和火箭移動(dòng)至赤道附近，接著在海上發(fā)射平臺(tái)起豎運(yùn)載火箭,，最終完成海上發(fā)射任務(wù),。

1995年，一家由美國(guó)波音公司,、俄羅斯能源航天運(yùn)載火箭集團(tuán),、烏克蘭南方設(shè)計(jì)局/南方機(jī)械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體和挪威夸納海事集團(tuán)共同投資的國(guó)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(tuán)25%,，南方設(shè)計(jì)局15%,，夸納海事集團(tuán)20%。

1999年3月28日,，世界第一枚海射火箭“天頂3號(hào)”在浩瀚的太平洋上劃破靜寂的?？眨瑳_上了九重天,，在把一顆試驗(yàn)衛(wèi)星成功地送入預(yù)定軌道以后,，實(shí)現(xiàn)了人類多年來(lái)在海上發(fā)射運(yùn)載火箭的夢(mèng)想。

“天頂3號(hào)”海射火箭是一種全液體3級(jí)運(yùn)載火箭,，各級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)均采用液氧和煤油作為推進(jìn)劑,，地球靜止轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力6噸左右，是當(dāng)時(shí)世界上除歐洲“阿里安5號(hào)”和俄羅斯“質(zhì)子-M”運(yùn)載火箭之外的第3大商用運(yùn)載火箭,，推銷價(jià)格為9000萬(wàn)美元,，與“質(zhì)子-M”相當(dāng)，大大低于“阿里安5號(hào)”火箭1.5億美元的銷售價(jià)格,。1995-2014年5月,，“天頂3號(hào)”海射火箭共完成了36次發(fā)射，33次成功,。

“天頂3號(hào)”各級(jí)研制好以后運(yùn)至停泊在美國(guó)加州長(zhǎng)灘的指揮船上完成裝配,，然后測(cè)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(tái)上,，與指揮船一起長(zhǎng)途航行到離基里巴斯圣誕島約370千米的國(guó)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(tái)是一種由4螺旋槳式推進(jìn)系統(tǒng)自推進(jìn)的,、半潛雙船式海上移動(dòng)發(fā)射平臺(tái)。它原為北海油田的一座石油鉆井平臺(tái),，遭受過(guò)火災(zāi)破壞,，經(jīng)夸納海事公司負(fù)責(zé)修復(fù)后改建成海上發(fā)射平臺(tái)。其上面配備有發(fā)射臺(tái),、起豎架、推進(jìn)劑加注系統(tǒng)和其他的輔助設(shè)備等,。

海上發(fā)射平臺(tái)甲板長(zhǎng)78米,，寬66.8米,，可同時(shí)容納68名工作人員在上面工作生活。待發(fā)射前的所有準(zhǔn)備工作全部完成后,，工作人員必須通過(guò)與總裝指揮船相連的平橋或是直升機(jī)從發(fā)射平臺(tái)撤回到總裝指揮船,，并由堅(jiān)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(guó)海關(guān)阻止攜帶“天頂3號(hào)”海射火箭部件的指揮船?？考永Ｄ醽喐劭冢J(rèn)定它可用于洲際彈道導(dǎo)彈等等原因,，國(guó)際海上發(fā)射公司于2009年宣布破產(chǎn),。不過(guò)，2010年,，國(guó)際海上發(fā)射公司又進(jìn)行了重組,。重組后，能源航天集團(tuán)占95%的股份,，波音公司占3%,，夸納海事集團(tuán)占2%。2016年9月,，俄羅斯S7集團(tuán)收購(gòu)了海上發(fā)射指揮船,、海上發(fā)射平臺(tái)等。

由于受國(guó)際關(guān)系和該公司重組等因素的影響,，自2014年后國(guó)際海上發(fā)射公司沒(méi)有發(fā)射過(guò)“天頂3號(hào)”海射火箭,。不過(guò)俄羅斯S7集團(tuán)最近表示，該公司打算于2019年12月至2022年間用這個(gè)海上發(fā)射平臺(tái)進(jìn)行12次發(fā)射,。

其實(shí),，說(shuō)起海射火箭還有一種，即俄羅斯從水下發(fā)射的波浪號(hào)潛射運(yùn)載火箭,。該運(yùn)載火箭是由潛射導(dǎo)彈改裝而成的,，已發(fā)射過(guò)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(méi)有見(jiàn)其身影。

中國(guó)海射火箭技術(shù)完全自主

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)公司官微發(fā)布消息,，我國(guó)在開(kāi)展海上發(fā)射試驗(yàn)后,，將于今年開(kāi)始推出面向商業(yè)市場(chǎng)的海上發(fā)射服務(wù)。

與國(guó)際海射發(fā)射公司不同,，我國(guó)海上發(fā)射所用的運(yùn)載火箭和發(fā)射平臺(tái)都是我國(guó)自己研制的,，所以不存在國(guó)與國(guó)之間技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面的問(wèn)題。

我國(guó)擬用長(zhǎng)征11號(hào)小型固體運(yùn)載火箭執(zhí)行我國(guó)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(jìn)一步提高該火箭的任務(wù)適應(yīng)性,，從而填補(bǔ)我國(guó)火箭進(jìn)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(chǎng),。近幾年來(lái)，近赤道,、低軌道傾角衛(wèi)星的發(fā)射需求日趨旺盛,，我國(guó)海射火箭能滿足這些需求，具有較強(qiáng)的安全性和靈活性,。

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

長(zhǎng)征11號(hào)是我國(guó)新研制的一種4級(jí)固體小型運(yùn)載火箭,，目前它可把350千克有效載荷送入700千米高度太陽(yáng)同步軌道，低軌運(yùn)載能力為700千克,，經(jīng)過(guò)適當(dāng)改進(jìn),，今后還能進(jìn)一步提高運(yùn)載能力。長(zhǎng)征11號(hào)具有“快速,、靈活,、可靠、便捷,、低廉”一系列優(yōu)勢(shì),，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)運(yùn)載火箭24小時(shí)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(diǎn)也能滿足海上發(fā)射的要求，并向市場(chǎng)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(guó)際商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)中具有重要意義。

此外,，進(jìn)行海上發(fā)射還要有穩(wěn)定的海上發(fā)射平臺(tái),。近年來(lái)我國(guó)已打造出世界最大、鉆井深度最深的海上“藍(lán)鯨1號(hào)”鉆井平臺(tái)和世界先進(jìn)水平的集裝箱船“鄭和號(hào)”等一大批先進(jìn)海上平臺(tái)裝備,，這就為建造性能優(yōu)異的海上發(fā)射平臺(tái)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。據(jù)悉，即將亮相的中國(guó)火箭海上發(fā)射平臺(tái)是由萬(wàn)噸級(jí)巨型貨輪改造而成的,。

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