摘要:但是,如果將發射場設立在低緯度的赤道附近,不僅能夠自由的選擇火箭發射緯度,節省了衛星變軌所消耗的額外燃料,還能最大程度地利用地球自轉速度,使火箭獲得較大的初速度,俄羅斯的“天頂3號”SL火箭在赤道附近發射時,能夠將高達6噸多重的載荷送入同步轉移軌道。因此,20世紀90年代,由美國、烏克蘭、俄羅斯和挪威等國組建的海上發射公司所採用的就是“奧德賽”移動式海上發射平臺,可在赤道附近海域進行發射,能最大限度地發揮運載火箭的能力,具有較強的發射適應性和商業價值。

2019年6月5日,中國在黃海海域進行了首次海上火箭發射,此次“長征十一號”運載火箭成功的從海上平臺發射,將7顆衛星送入軌道。這不僅填補了我國運載火箭海上發射空白,還標誌了中國的航天技術又上了一個新的臺階。海上發射技術可以彌補高緯度國家,由於地理位置和氣候環境的影響,缺少理想的航天發射中心的短板,因此,廉價而適用的海上發射平臺是航天大國家的需求,俄羅斯、美國、挪威、烏克蘭、日本等國都在加緊研發。

與衆不同的海上火箭發射平臺

長征11海上發射試驗

在國際航天界,海上發射技術並不算是一個全新的航天發射方式, 20世紀60年代,意大利就在印度洋中建立了世界上第一個移動式民用赤道航天發射設施——“聖馬科”發射平臺,美俄兩國也曾進行過多次海上平臺發射試驗。

海上發射平臺可以分爲固定式海上發射平臺和移動式海上發射平臺,意大利“聖馬科”發射場就屬於固定式海上發射平臺,在20世紀90年代之前曾多次發射過衛星。不過,相比固定式海上發射平臺,移動式海上發射平臺更加具有優勢,它的移動能力使發射方能夠選擇最有利的發射地點。因此,20世紀90年代,由美國、烏克蘭、俄羅斯和挪威等國組建的海上發射公司所採用的就是“奧德賽”移動式海上發射平臺,可在赤道附近海域進行發射,能最大限度地發揮運載火箭的能力,具有較強的發射適應性和商業價值。

與衆不同的海上火箭發射平臺

俄羅斯“奧德賽”海上發射平臺

高緯度發射所獲得的初速度要低於低緯度,因此,在高緯度發射火箭比在低緯度發射需要更多的燃料,如果攜帶的燃料多了,就要降低有效載荷,這影響了火箭發射的經濟性,此外,衛星在入軌過程中由於需要變軌也損耗了額外的能量,因此會影響衛星的使用壽命。但是,如果將發射場設立在低緯度的赤道附近,不僅能夠自由的選擇火箭發射緯度,節省了衛星變軌所消耗的額外燃料,還能最大程度地利用地球自轉速度,使火箭獲得較大的初速度,俄羅斯的“天頂3號”SL火箭在赤道附近發射時,能夠將高達6噸多重的載荷送入同步轉移軌道。

除了技術原因,每次進行陸上航天發射之前,有關部門還必須對火箭艙段可能的落區內的百姓進行疏散,以確保火箭艙段在落回地面時不會出現人員傷亡。航天大國都將主要的航天發射場設在偏僻的地區。不過,由於發射場到火箭和衛星相關生產單位路途太遠,會受到沿途運輸的條件限制。

中國於2009年開始建設海南文昌航天發射場,主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等航天器的發射任務。相比其它三個航天發射場,文昌航天發射場已經非常靠近赤道,緯度低,發射效率高,而且火箭可以通過海上運輸,這就爲發射重型火箭提供了條件,中國新一代大型運輸火箭“長征五號”就是在文昌發射場完成了首次發射。但文昌發射場的緯度還是在19度,不能滿足0~19度傾角衛星發射需求的問題,而有一些衛星發射任務,發射傾角最好能夠到5度甚至更小,即使是在文昌發射場發射,它對運載能力的要求也比較大,在發射成本上很不划算。所以,在靠近赤道的海域通過海上發射滿足一定的衛星發射需求就成了必然的選擇。

不過,海上發射火箭並不是簡單的事情,需要一個相對風平浪靜的海況,傳統運載火箭都是液體火箭,在火箭測試、起豎和加註燃料等發射準備工作的每一步都需要一個平穩的環境,而且整個準備過程要持續數天之久,所以海上發射對地面保障的技術水平要求極高。相比之下,如果採用固體火箭,發射之前不需要繁瑣的準備工作,只需在發射之前起豎就可以了。

海上發射爲了確保發射安全,對發射平臺振動也有不同要求。比如,俄羅斯在執行海上發射任務時,爲了使 “奧德賽”平臺達到平衡並且滿足海上發射時的振動要求,需要加註15 000噸海水,使整個平臺的排水量從3.1萬噸增到了4.6萬噸。

採用固體火箭進行海上發射時,也存在載荷能力較低的問題,因爲一般來說固體火箭燃料的比衝比液體燃料低。海上發射技術還具有很大的軍事價值,尤其在戰時,在陸上發射場遭到毀滅性打擊後,能夠保障各類作戰衛星的補射。在阿富汗戰爭時期,蘇聯就曾在應前線作戰部隊要求,在戰區上空部署了一套通訊衛星系統,用於各部隊尤其是航空兵部隊的通訊需要。利用固體火箭,一天內就能在太空建立一個小型衛星系統,保障部隊作戰。

與衆不同的海上火箭發射平臺

俄羅斯潛射衛星的核潛艇“新莫斯科夫斯克”號

特別是有了海上發射能力之後,戰時就可以在任何海域發射衛星,加大了敵方摧毀發射平臺的難度。爲了增強海上發射平臺的生存能力,俄羅斯已經實驗在戰略核潛艇上使用潛射火箭發射衛星。早在1998年7月,俄羅斯“德爾塔”Ⅳ級戰略核潛艇“新莫斯科夫斯克”號就曾發射過一枚“無風-1”型運載火箭,成功將德國研製的兩枚通信衛星送入軌道,這是人類航天史上首次從核潛艇上進行的水下衛星發射。

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與衆不同的海上火箭發射平臺

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