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我国第一颗海上发射的火箭(2)
http://www.100md.com 2019年9月1日 《百科知识》 2019年第17期
     在人类5900多次火箭发射中,99%都是从陆地发射。在陆地发射火箭技术已经相当成熟的情况下,为何还要展开海上发射呢?这是因为海上发射有诸多的优点。

    长征十一号运载火箭进行海上发射

    第一,运载火箭海上发射更加灵活经济。低倾角卫星的需求越来越旺盛,发射这类卫星,离赤道越近,运载能力损失越小,发射成本越低。同一種火箭在赤道区域发射,比起在高纬度地区发射可提高将近20%的运载能力,这样就可以搭载更重的卫星,同时降低发射成本。因此在靠近赤道的海上进行火箭发射,已成为许多航天强国争相开发的一种发射模式。运用海上平台发射火箭,能够将运载火箭的发射场灵活地“搬运”到低纬度的赤道地区附近,最大限度地将火箭自身的速度与地球自转的速度叠加,从而节省火箭燃料的消耗量,也进一步提高了火箭的运载能力。海上发射运载火箭还可以自由选择卫星入轨角度,使卫星以最优角度入轨,其运行寿命可得到延长,从而降低运营卫星的成本。
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    第二,海上发射解决了火箭残骸落区的安全问题。随着航天发射活动需求量的日益增加,以及陆地人口密度更加稠密,火箭发射落区安全性问题日益突出。此前,长征火箭从内陆发射场发射前,为防止残骸掉落造成安全事故,需要提前将落区内的百姓疏散到安全地带,不但给当地百姓带来极大的不便,也增加了火箭发射的经济成本和工作难度。在海上发射时,可以灵活选择发射点和落区,确保火箭残骸远离人口稠密地区,掉落在广袤无人的公海海域,大幅降低陆地发射人员疏散的成本和工作难度。

    第三,根据我国的具体情况,更加需要重视海上发射。其他航天强国此前并不重视海上发射,还在于它们对发射场的需求不同。例如欧洲航天发射中心主要依赖位于赤道附近的法属圭亚那,美国最南端的肯尼迪发射中心距离赤道也不远。虽然俄罗斯使用的拜科努尔和东方航天发射中心纬度较高,但从2009年开始,俄罗斯联盟号火箭也改用法属圭亚那的发射工位进行发射。相比之下,只有中国受地理位置的客观限制,现有的陆地发射场距离赤道较远,不利于进一步降低发射成本。而借助海上发射,中国航天有望打破这些限制,助力商业航天的发射。
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    第四,海上发射开辟出新的不受限的发射场,有效缓解了陆上发射场日益紧张的发射需求。随着我国商业航天的蓬勃发展,航天发射活动日益频繁,据统计,未来10年,国内商业小卫星的发射需求约为1700颗,国外商业小卫星的发射需求约为6200颗。海上发射,无疑打开了商业发射的新通道。

    第五,海上发射运载火箭的运输条件比起陆上发射更佳。在海上可以使用大型货轮运输重型运载火箭,而在陆地上只能使用运载能力小得多的火车等,不太方便。

    第六,海上发射平台有利于简化测控方案。此前火箭从陆地发射场升空后,测控信号的发送和收取需要“翻山越岭”,而在海上发射,无遮挡的海平面,非常有利于快速、准确进行测控信号的传输和使用。

    第七,海上发射的运营成本相对较少。建设陆地发射场需要支付土地征用费,此外,不可避免地需要开发地面基础设施和相关配套,比如道路交通、能源供给、酒店、学校和医院等。海上平台减少了这些外围成本。即便需要建造海上平台和接驳船等,相对而言费用会少了许多。
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    海上发射火箭需要攻克哪些难题

    那么,海上发射火箭需要攻克哪些难题呢?

    首先,海上发射火箭与陆地发射场发射有所不同。火箭发射对稳定性有相当高的要求,因此在海上发射时,通常需要海况较好,而且发射平台也要具备较强的抗风浪能力。

    其次,火箭在海上发射前,需要从港口运输到发射海域并进行组装,相关元器件会较长时间处于海洋环境之中,海上潮湿、盐雾的环境将直接影响火箭和卫星等载荷的元器件。为尽量减少这些影响,发射平台最好具备封闭船舱,为火箭创造一个防盐、防湿的无尘环境。

    此外,由于发射平台的限制,海上不可能像陆地发射场那样拥有完备的配套设施,因此火箭本身最好具备无依托发射能力。这次发射的长征十一号火箭在此方面就有突出优势。长征十一号火箭具备快速响应、无依托发射能力,能够在极短的时间之内,在不预设发射场地的情况下,择机选择公路或是小场坪进行发射。在海上发射前,只要把火箭竖起来,连接上地面的电缆就可以了。
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    此次发射任务的成功,标志着我国具备了微小卫星快速组网能力,对提升我国快速进入空间能力具有里程碑意义,有力促进了我国小卫星的规模化发展和应用。海上发射是陆上发射的重要补充,它的灵活机动的发射模式,具有重要的军事价值。这次海上发射试验,填补了我国航天领域的一项空白,进一步丰富了我国的航天运输体系。

    捕风一号A/B卫星

    长征十一号的海上首秀,搭载了7个有效载荷。这7名乘客是:捕风一号A/B卫星、中电网通一号A/B卫星、吉林一号高分03A卫星、天启三号卫星和潇湘一号04星。本文将专门介绍其中的两名乘客:捕风一号A/B卫星。

    捕风一号A/B卫星是此次发射的主要“乘客”。这两颗星都是微纳卫星,整星只有79千克。捕风一号所使用的测风雷达、测控系统、数传系统等功能都极其复杂,每个系统都由天线、射频等诸多类零部件组成。除了天线等无法集成,需布置在卫星舱外,其他部组件均通过设备单板化、单板芯片化、硬件软件化设计思路,构建了适合微纳卫星的微型化高集成形态产品,使得捕风一号卫星“麻雀虽小,五脏俱全”,并且功能还很强大。

    中国目前已有的气象监测手段多为探测高层风,其他微波探测方式也难以在任意气象条件下获取海面风场。捕风一号A/B卫星这支国产小卫星“编队”,能通过一双“慧眼”,在500余千米的高空,准确测量海面风场信息,实现对台风的预报。, http://www.100md.com(沈羡云)
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