想象一下:广袤蔚蓝的大海上,火箭托举着卫星腾空而起,在海天之间挥出一线,奔向深邃的太空……
这样的场景上一次在地球上出现,是海上发射公司发射欧洲之星,那已经是年的事了。
不过,令人期待的是,27日航天科技集团透露,长征十一号运载火箭,今年将执行我国首次海上发射任务,续写人类海上发射史。
相信不少小伙伴这几天已经被这条消息刷屏,但对海上发射仍有很多疑问:已经有了酒泉、太原、西昌、文昌四大发射场,为什么还要搞海上发射?海上发射有什么优势?与陆地发射有何不同?
下面,小NEW就给大家简单科普一下,运载火箭的海上发射技术。
目前,火箭发射有三种方式:陆上发射、空中发射、海上发射。
陆上发射大家比较常见。这种方式由于受场地位置制约,限制了有效载荷的发射范围,难以满足各种有效载荷的需求。
空中发射,即用飞机(称为载机)将火箭运送到高空后再释放火箭,火箭在空中点火飞向预定轨道。飞机可以从不同地点机场起飞,在空中任何地点发射,不受地理位置限制,机动性较大。但由于受载机运载能力限制,空中发射的火箭不可能很大。
如果你稍加留意就会发现,目前世界上的主要发射场或航天中心,大都建在人口低密度区或沿海。这是因为发射场需要占用大量土地,同时出于安全考虑。
但即便如此,发射中心也还是会受到社会和产业方面的限制,如日本种子岛发射场,就因捕鱼工会的抗议,受到诸多限制。
如果建在广阔的大海上,这些问题就能得到较好地解决。而且海上发射技术可以弥补国家或省份缺少发射中心或地理以及环境影响所带来的不足,俄罗斯、美国、挪威、乌克兰、日本等国都在加紧研发。
海上发射设施可分为固定式海上发射平台和移动式海上发射平台。移动式海上发射平台的优势在于“移动”,只有“移动”才能选择有利的发射点。
据航天专家邢强的介绍,海上发射与陆上发射相比,优势可以归纳为以下5点:
1.赤道区域拥有地球最高自转线速度,距离赤道越近,越能更好地利用地球自转力量,增加火箭的运载能力,降低发射成本。
2.发射轨道小倾角的同步轨道卫星时,在赤道附近海域发射可以避免卫星轨道转移时的轨道平面变化,显著提高火箭运载能力和卫星在轨寿命。如果仅考虑轨道倾角,同样的火箭,如果从赤道海域发射,可以比从卡纳维拉尔角(北纬28.5°)发射的载荷增加约18%左右。
3.海上发射能够远离人口稠密地区,有助于减少火箭发射技术对人的不利影响,降低火箭出现故障后的附加危害风险,也有助于降低投保费用。
4.海上发射,尤其是在广袤的公海上发射,与民航飞机的航线和其他船舶航线的冲突较少,对于清除空域的要求较低,甚至可以通过海上机动来自主选择与世无争的位置发射。
5.在海上发射,运载火箭的一级和二级落区可全部在海上,不必为躲避居民区而限制火箭发射方位角,因此可以实现任意轨道倾角的发射,这是陆上发射难以企及的。
在我国,即使是最南端的文昌航天发射场也在北纬19度。对于一些5度甚至更小倾角的发射任务,可选择在赤道附近的海上发射,从而填补我国火箭进入空间能力的空白,提供更丰富的商业发射服务。
毫无疑问,海上发射技术是国际航天技术的绝对前沿,其面临的挑战和困难,自然也比陆上发射高出许多。
首先,要有非常稳定的发射平台,它必须是一个坚不可摧的“海上堡垒”。
以海上发射公司的杀手锏“奥德赛”号浮动式发射平台为例,它长米,宽67米,重达3.1万吨,配有两套动力装置使它具有自主航行能力。新建的空调厂房可容纳多枚火箭,当准备发射前,它的浮筒会灌入大量海水,下潜至发射压载深度,排水量提高到4.6万吨,通过这种方式增加发射时的稳定性。
在发射平台方面,我国拥有世界最大、钻进深度最深的海上“蓝鲸1号”钻进平台和时间先进水平的集装箱船“郑和号”等一大批明星装备,它们为建设性能优异的海上发射平台奠定了基础。而即将亮相的中国火箭海上发射平台,就是由万吨级巨型货轮改造而成。
中国大型海工装备的迅猛发展为海上发射奠定了雄厚基础。图为国产世界最大、最深的钻井平台“蓝鲸1号”
其次,要有能适应海上发射的运载火箭,对火箭性能的要求较之陆上发射更高。
大洋上补给能力有限,运载火箭的测试发射工作越简捷越好。而且发射时,还要面对海面晃动和高温热流的引导等问题,需要火箭采用合适的控制与发射方式。
长征十一号能够脱颖而出,就在于,作为我国新一代固体燃料火箭,它具备灵活发射、快速响应等一系列优势,且价格相对低廉,综合性能最适宜海上发射。
长征十一号运载火箭
实际上,运载火箭海上发射技术的历史并不短,最早在年,美国海军就在海面浮动装置上进行过液体火箭的发射。年,俄罗斯一艘潜艇在巴比伦支海域附近发射火箭,将2颗通信卫星送入轨道。
最知名的海上发射公司,成立于年,年10月在“奥德赛”号浮动式发射平台上,他们用天顶-3SL运载火箭将一颗重约3.5吨的电视通信卫星成功送入轨道,实现首飞。
对于万众期待的我国首次海上发射任务,目前各项筹备工作正有序推进,发射总体实施方案已经制定,发射船舶、测控系统的协调等有关工作正有条不紊展开,长征十一号也已完成相关技术测试,很快就将达到海上发射要求。
至于具体的发射时间,有关人士透露,应该会在今年年末。
让我们拭目以待!
综合新华网、人民网、文汇网、小火箭等
图片均来自网络
编辑:L
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