中國今年將首次從海上發射運載火箭 技術完全自主

　　海上發射運載火箭優勢多

　　杭添仁

　　新聞背景

　　全國政協委員、中國運載火箭技術研究院院長李洪3月2日說，我國將於今年首次從海上發射運載火箭。

　　眾所周知，運載火箭通常是在陸地上發射的。我國的酒泉發射場、太原發射場、西昌發射場和文昌發射場都是建在陸地上，國外的拜科努爾、東方、卡納維拉爾角和庫魯等著名發射場也是陸地發射場。那麼，如何從海上發射運載火箭？它又有什麼優點呢？

　　海上發射具有多種優勢

　　研究和實踐表明，在海上發射火箭有許多優點，其中最主要的優點是可以節省運載火箭的燃料，增加運載火箭的有效載荷。這是因為，在地球上越靠近地球赤道的地方，地球自轉產生的線速度越大，所以航天發射場越靠近地球赤道，就越能充分利用地球自轉力來增加運載能力，且入軌角度也比較好，從而能延長衛星運行壽命，降低發射和運營衛星的成本。

　　舉個例子，俄羅斯著名的質子號大型運載火箭如果在臨近赤道附近的庫魯發射場發射，比它從拜科努爾發射場發射可提高20%的地球同步轉移軌道運載能力。這主要是由於地球靜止軌道恰好處於地球赤道平面以上35800千米的地方。因此從赤道附近實施發射，衛星可直接進入地球靜止軌道，無需耗用燃料進行變軌。同時運載火箭還可以最大限度地藉助地球自轉所帶來的額外推力。這一減(火箭燃料)一加(地球自轉推力)可使火箭的有效載荷增加許多。

　　現在各航天大國都將自己主要的衛星發射場建在儘可能靠南的地方。像美國的卡納維拉爾角發射場位於北緯28°；我國的西昌發射場也位於北緯28°，而新建的文昌發射場位於北緯19°；最理想的陸上發射場是歐洲航天局法屬蓋亞那的庫魯發射場，它恰好位於赤道附近，只有北緯5°。

　　從海上發射還可以根據衛星軌道的要求選擇最適宜的發射位置。通常的做法是，發射地球靜止軌道衛星時，選擇夏威夷以南、吉里巴斯群島附近的赤道海域，發射中低軌道及極地軌道衛星時，則可選擇檀香山以北的太平洋海域。

　　另外，因為在海上發射火箭可遠離人口稠密區，當火箭發射後其助推器及第1、2級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，即使在升空時發生故障或爆炸，也不會殃及平民或地面設施。

　　在海上發射火箭還具有射向範圍寬的優勢。這是由於海上發射平臺四周都是大海，火箭發射的覆蓋和射向範圍基本不受限制，可以滿足地球靜止軌道衛星、大質量極軌衛星、空間站和深空探測器等各類太空飛行器的發射任務。

　　海運優勢也是在海上發射火箭的一大長處。目前，運載器和太空飛行器的發展趨勢是體積、直徑和重量等越來越大，用公路、鐵路運輸都難以滿足要求，而在海上發射則可以通過輪船運輸來解決這些問題。

　　當然，在海上發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，且海上多雨和颱風，天氣情況複雜。

　　1999年四方合作完成首次海上發射

　　正是因為海上發射運載火箭有這麼多優點，所以在20世紀90年代，在海上建造發射場的奇思妙想就應運而生了，即把海上石油鑽井平臺或巨輪改造成海上發射平臺，然後把海上發射平臺和火箭移動至赤道附近，接著在海上發射平臺起豎運載火箭，最終完成海上發射任務。

　　1995年，一家由美國波音公司、俄羅斯能源航天運載火箭集團、烏克蘭南方設計局/南方機械製造科研生產聯合體和挪威誇納海事集團共同投資的國際海上發射服務公司成立了。其股權分配為：波音公司40%，能源航天集團25%，南方設計局15%，誇納海事集團20%。

　　1999年3月28日，世界第一枚海射火箭「天頂3號」在浩瀚的太平洋上劃破靜寂的海空，衝上了九重天，在把一顆試驗衛星成功地送入預定軌道以後，實現了人類多年來在海上發射運載火箭的夢想。

　　「天頂3號」海射火箭是一種全液體3級運載火箭，各級發動機均採用液氧和煤油作為推進劑，地球靜止轉移軌道運載能力6噸左右，是當時世界上除歐洲「阿里安5號」和俄羅斯「質子-M」運載火箭之外的第3大商用運載火箭，推銷價格為9000萬美元，與「質子-M」相當，大大低於「阿里安5號」火箭1.5億美元的銷售價格。1995-2014年5月，「天頂3號」海射火箭共完成了36次發射，33次成功。

　　「天頂3號」各級研製好以後運至停泊在美國加州長灘的指揮船上完成裝配，然後測試有效載荷並封裝，接著是把它們轉移到海上發射平臺上，與指揮船一起長途航行到離吉里巴斯聖誕島約370千米的國際水域赤道附近，即北緯0°，西經154°的海域，這裡氣候條件良好，風浪也不大，幾乎可以全年發射。

　　名為「海上奧德賽」的海上發射平臺是一種由4螺旋槳式推進系統自推進的、半潛雙船式海上移動發射平臺。它原為北海油田的一座石油鑽井平臺，遭受過火災破壞，經誇納海事公司負責修復後改建成海上發射平臺。其上面配備有發射臺、起豎架、推進劑加注系統和其他的輔助設備等。

　　海上發射平臺甲板長78米，寬66.8米，可同時容納68名工作人員在上面工作生活。待發射前的所有準備工作全部完成後，工作人員必須通過與總裝指揮船相連的平橋或是直升機從發射平臺撤回到總裝指揮船，並由堅守在總裝指揮船發射控制中心內的工作人員控制火箭發射。

　　前些年，由於美國海關阻止攜帶「天頂3號」海射火箭部件的指揮船停靠加利福尼亞港口，認定它可用於洲際彈道飛彈等等原因，國際海上發射公司於2009年宣布破產。不過，2010年，國際海上發射公司又進行了重組。重組後，能源航天集團佔95%的股份，波音公司佔3%，誇納海事集團佔2%。2016年9月，俄羅斯S7集團收購了海上發射指揮船、海上發射平臺等。

　　由於受國際關係和該公司重組等因素的影響，自2014年後國際海上發射公司沒有發射過「天頂3號」海射火箭。不過俄羅斯S7集團最近表示，該公司打算於2019年12月至2022年間用這個海上發射平臺進行12次發射。

　　其實，說起海射火箭還有一種，即俄羅斯從水下發射的波浪號潛射運載火箭。該運載火箭是由潛射飛彈改裝而成的，已發射過幾枚，均告成功，但它只能將小型有效載荷發射到近地軌道，所以近年沒有見其身影。

　　中國海射火箭技術完全自主

　　據中國航天科技集團公司官微發布消息，我國在開展海上發射試驗後，將於今年開始推出面向商業市場的海上發射服務。

　　與國際海射發射公司不同，我國海上發射所用的運載火箭和發射平臺都是我國自己研製的，所以不存在國與國之間技術轉讓方面的問題。

　　我國擬用長徵11號小型固體運載火箭執行我國首次海上發射任務，以滿足北緯5°甚至更小傾角軌道衛星的發射需要，進一步提高該火箭的任務適應性，從而填補我國火箭進入空間能力的空白，提供更豐富的商業發射服務，搶佔世界商業航天市場。近幾年來，近赤道、低軌道傾角衛星的發射需求日趨旺盛，我國海射火箭能滿足這些需求，具有較強的安全性和靈活性。

　　不過我國火箭專家指出，在海上發射也對海射火箭的性能提出了更高的要求：大洋之中補給能力有限，火箭的測試發射工作越簡捷越好；在海上發射時，還要面對海面的晃動和高溫熱流的引導等問題，這就需要運載火箭採用合適的控制與發射方式。

　　長徵11號是我國新研製的一種4級固體小型運載火箭，目前它可把350千克有效載荷送入700千米高度太陽同步軌道，低軌運載能力為700千克，經過適當改進，今後還能進一步提高運載能力。長徵11號具有「快速、靈活、可靠、便捷、低廉」一系列優勢，實現了我國運載火箭24小時快速發射的跨越，主要用於滿足自然災害、突發事件等應急情況下微小衛星發射需求。這些特點也能滿足海上發射的要求，並向市場提供安全、靈活等更完善到位的商業航天發射服務，在國際商業發射市場中具有重要意義。

　　此外，進行海上發射還要有穩定的海上發射平臺。近年來我國已打造出世界最大、鑽井深度最深的海上「藍鯨1號」鑽井平臺和世界先進水平的貨櫃船「鄭和號」等一大批先進海上平臺裝備，這就為建造性能優異的海上發射平臺奠定了堅實基礎。據悉，即將亮相的中國火箭海上發射平臺是由萬噸級巨型貨輪改造而成的。