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中国首次海上发射火箭成功,海基发射有何优势?

发布时间:2019-06-14 10:47:38  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:562

      陆地这么大,为什么要把发射场转移到海上?
      2019年6月5日12时,长征十一号海射运载火箭在黄海执行了一次海基发射任务,将捕风一号A、B卫星及五颗商业卫星顺利送入预定轨道,这也是我国首次成功实施海上运载火箭发射任务。长征十一号以“一箭七星”的方式填补了我国运载火箭海上发射的空白,这也是世界上第二个民用海上发射平台。
      第一个投入商业发射的海上发射平台,是1995年成立的美俄等公司共同投资的海上发射公司。在2009年至2010年破产重组之后,俄罗斯能源火箭集团以95%控股成为其主要股东,海上发射公司成立至今进行过30多次发射任务,发射成功率在90%左右。
      海上发射的优势和缺点
      海上发射最大的优势在于平台可机动部署,可选择在靠近赤道附近的海域进行发射,最大限度利用地球自转的速度将火箭送入轨道。这样可以增加运载火箭的有效载荷,同时也相当于节省了运载火箭的燃料。
      举个例子,海上发射公司所使用的天顶3号SL运载火箭起飞质量为462吨,地球同步转移轨道运载能力为6.06吨,这个数据与起飞质量705吨的质子M运载火箭相当。即便是起飞质量达到541吨的宇宙神V型运载火箭,地球同步转移轨道运载能力也只是多了0.8吨。
      换句话说,地球同步转移轨道运载能力达6吨的陆基版运载火箭,起飞质量也至少在500吨以上,而在赤道附近发射的天顶3号SL运载火箭起飞质量只需要462吨就能实现。
    中国首次海上发射火箭成功,海基发射有何优势?
      搭载天顶3号SL运载火箭的奥德赛号钻井平台,图片来源:7space.ru
      由此看出,通过海上移动平台航行到赤道位置发射,可大大增加火箭的运载能力。除了这个优势外,海上发射可避开城市等人口聚集区,发射方位角非常大,火箭残骸可溅落在海面上。如果是传统的陆地发射场发射,那么就要考虑残骸溅落对发射场周围人口聚集区的影响。
      海上发射的缺点也是比较明显的,那就是火箭不宜过大,天顶3号SL运载火箭起飞质量就达到了462吨,刚刚完成任务的长征十一号火箭起飞质量在60吨左右。如果需要将更大的载荷送入轨道,海上发射就不太合适。此外,海上发射的条件和设施没有陆基发射场成熟,危险系数较大,天顶3号SL运载火箭到目前为止一共才发射30多次,海上发射平台的利用率远不及陆基发射场。
      我国的海上发射平台与俄罗斯海上发射平台的区别
      俄罗斯海上发射公司所使用的天顶3号SL运载火箭与长征十一号海射火箭最大区别在于发射方式不同。天顶火箭为热发射,而长征十一号为冷发射--—先将火箭弹射出筒到一定高度之后发动机才点火。这种发射方式与一些海基导弹相似,同时长征十一号的质量不大,冷发射方式可以实现。如果换成462吨的天顶3号SL运载火箭,那么只能用热发射了。
    中国首次海上发射火箭成功,海基发射有何优势?
      天顶3号SL运载火箭发射,图片来源:7space.ru
      第二个区别在于天顶3号SL运载火箭使用的是液体燃料,长征十一号为固体燃料,后者代表小型火箭的发展方向,而天顶3号SL运载火箭的液体燃料在存储和运输过程中比较麻烦,容易出事故。
      第三,响应时间方面不同,长征十一号火箭准备周期短,不到24小时,由于其采用固体燃料发动机,不需要燃料加注,出厂时就已经封装。
    中国首次海上发射火箭成功,海基发射有何优势?
      长征十一号海射版火箭发射,图片来源:新华网
      第四,长征十一号采用的发射平台为简易改装的半潜船,天顶3号SL运载火箭使用的是改装后的钻井平台,发射平台为“奥德赛号”,满载排水量达到4.59万吨,相当于一艘中型航母,可抵抗17级强风和30多米的巨浪。
    中国首次海上发射火箭成功,海基发射有何优势?
      正在搭建发射塔架的半潜船,图片来源:新华网
      第五,俄罗斯海上发射平台为专门针对海上发射所建造和改装的,毕竟天顶3号SL运载火箭块头巨大,而长征十一号突出的是快速反应,所以体积较小,整套发射设备可模块化转移,只需要一艘普通的大型半潜船。
      下一步海上发射如何发展?
      海上发射是1980年代兴起的一种航天发射模式,美空军在1988年就在研究利用石油钻井平台作为火箭的发射场,并将其命名为“戈里拉”。根据美空军的设想,为了能发射起飞质量达3000吨的运载火箭,戈里拉采用110米长的海底支柱固定,最大限度减少海浪的影响。由于其不具备自航能力,需要拖船拖带航行,因此戈里拉的机动性不佳,且发射时人员需要全部撤离发射平台。
      戈里拉的失败也说明了海上发射不宜选用起飞质量太大的运载火箭,天顶3号SL运载火箭已经算是极限,其发射至少需要满排达4.59万吨的钻井平台。海上发射比较适合使用像长征十一号这样的固体运载火箭,准备时间短,不需要加注液体燃料。下一步可发展出可重复使用的海射版运载火箭,发射和返回全部在海上进行,最大限度利用地球自转速度,最大限度降低对发射场周围环境的干扰。
    中国首次海上发射火箭成功,海基发射有何优势?
      制造中的长征十一号火箭,图片来源:新华网
      长征十一号首次海上发射为我国快速进入太空提供了新的发射方式,向全世界展示出中国航天制造的强大力量。中国航天加油!