中國首次海上發射火箭 你關注的四個問題都在這裡

2021-01-11 手機鳳凰網

新京報快訊(記者倪偉)史上第一次,中國長徵火箭從海上起飛。今天(6月5日)中午12時6分,我國成功實施首次海上火箭發射,地點位於黃海海域。

此次發射由長徵十一號運載火箭實施,是一次驗證性發射,發射技術試驗衛星捕風一號A、B星及五顆商業衛星。長徵十一號是長徵火箭序列中運載能力最小的火箭,具有機動靈活、發射準備時間短等優點,也是我國商業發射市場的重要運載火箭。

本次發射由中國航天科技集團有限公司一院、中國航天基金會與WEY品牌合作,驗證火箭命名為「CZ-11 WEY」號。

實施海上發射任務的長徵十一號火箭。中國運載火箭技術研究院供圖

問題1:為什麼要在海上發射火箭?

減少殘骸墜落等安全威脅、對於清除空域的要求較低

相較於傳統的陸上發射,海上發射火箭具有多方面優勢。

據航天專家、小火箭科普平臺創始人邢強介紹,海上發射能夠遠離人口稠密地區,減少火箭發射對人的不利影響。如果在內陸發射,火箭發射期間的助推器、整流罩、一級、二級火箭分離後,一般都會降落回地面,產生安全風險。

而海上發射運載火箭的殘骸可全部落在公海上,不必為躲避居民區而限制火箭的發射方位角,因此可以實現任意軌道傾角的發射,這個優勢是陸地發射難以企及的。如果火箭發射出現故障,危害會更大。海上發射可以降低火箭出現故障後的附加危害風險,這樣也有助於降低投保費用。

據國家航天局消息,此次發射點位於東經121.19度、北緯34.90度,火箭飛行過程二子級殘骸落入北太平洋公海。

另外,海上發射,尤其是在廣袤的公海上發射,與民航航線和船舶航線的衝突較少,對於清除空域的要求較低,甚至可以通過海上機動來自主選擇完全沒有人類活動的發射位置。

此次發射位於黃海海域,尚未最大限度發揮海上發射的優勢,如果在靠近赤道的海域發射,將會有更明顯的效果。地球在赤道上擁有最大的自轉線速度,高達465.1米/秒。如果將運載火箭運到赤道附近發射,能最大限度地利用地球自轉的力量,節省火箭推進劑的消耗量,從而可以運載質量更大的載荷(火箭送往太空的儀器設備等)。

邢強表示,如果發射軌道傾角為0°的同步軌道衛星,在赤道附近海域發射能夠避免衛星向0°傾角的地球同步軌道轉移的軌道平面變化,簡單來說,可以將衛星一步到位送到軌道。火箭的運載能力和衛星的在軌壽命能顯著提升。

據邢強測算,僅從軌道傾角方面考慮,從赤道海域發射火箭,可以比從北緯28.5°的美國卡納維拉爾角發射基地發射增加18%左右的載荷。

實施海上發射任務的長徵十一號火箭。中國運載火箭技術研究院供圖

問題2:海上發射面臨哪些挑戰?

需要考慮海況、鹽霧、黴菌等環境條件

海上發射優勢明顯,但也面臨著技術挑戰,複雜的海況為發射帶來更多不確定性。

據《中國航天報》報導,海上發射過程中,運載火箭會受到海洋運輸環境、自然環境、海況,尤其是鹽霧、黴菌等自然環境的影響。海上發射需要開展長時間的航向保持、動態方位傳遞等動基座瞄準技術研究及試驗驗證。

另外,對火箭而言,選用長徵十一號這樣的固體燃料運載火箭具有操作使用方便等優勢,但固體運載火箭運載能力一般有限;選用液體燃料運載火箭,發射適應性更強,但是操作流程更複雜。固體和液體火箭都是可行的選擇,只是研製難度不同。

對發射平臺而言,海上發射要求平臺噸位大、穩定性好,能夠適應火箭發射環境。隨著造船技術發展,目前大型船舶企業具有足夠的技術儲備開展海上移動發射平臺研製。

問題3:海上發射需要什麼平臺?

指揮控制船、發射平臺與運載火箭

指揮控制船、發射平臺與運載火箭三個子系統構成了整套海上發射系統。對照作為飛機發射平臺的航空母艦,有人將海上發射平臺稱為「航天母艦」。

目前世界上唯一一個海上發射平臺是海上發射公司的「奧德賽」號,改建自一座海上移動石油勘探和鑽井平臺。平臺有著強悍的海上穩定能力,能同時應對100節風速、110英尺的浪高和3節的暗流。

邢強介紹,該平臺的優勢在於巨大的抗風浪能力、充足的電力供應、完備的環境控制系統,滿足運載火箭海上發射活動的需求。

全國政協委員、中國航天科技集團有限公司科技委員會主任包為民此前接受媒體採訪時介紹,我國現有承擔火箭海上發射任務的平臺是通過已有船舶改造而來的。

「運載火箭海上發射平臺要求噸位更大、穩定性更好、適應熱發射等,這樣才能滿足未來大型火箭海上發射的需求。目前相關單位正聯合將大噸位商用貨船改造為火箭發射平臺。」包為民表示。

問題4:國際海上發射火箭20年來,成功率幾何?

36次發射32次成功,成功率88.89%

全球海上發射已有20年歷史。1999年3月,第一枚海上發射的運載火箭升空,該火箭屬於海上發射公司。1995年,來自美國、俄羅斯、烏克蘭和挪威的四大集團共同出資、出技術,成立了這個世界上第一家能持續提供海上發射業務的公司。

其中,美國波音公司提供系統整合與總體優化和衛星平臺技術;俄羅斯能源火箭公司提供天頂運載火箭第三級的技術;烏克蘭南方設計局提供天頂運載火箭第一級和第二級的技術;挪威克瓦納集團提供發射平臺和指揮控制船舶的技術,代表了當時歐洲最高的造船技術水平。

用於海上發射的火箭為天頂號運載火箭,是蘇聯解體前發展出來的技術含量最高的一款火箭。

據邢強統計,1999年3月至今,海上發射公司所有的發射活動共36次,其中32次成功、1次部分成功、3次失敗,成功率為88.89%,按最終入軌成功率來說,為91.67%。

2009年6月22日,海上發射公司宣布破產,2010年重組後,俄羅斯能源火箭公司佔公司95%的股份,美國波音公司佔3%,挪威阿克公司佔2%。之前的四大集團變為三大集團,烏克蘭南方設計局退出,美國和挪威也大幅縮減了投資。該公司最近的一次發射是2014年5月26日的歐洲衛星(EUTELSAT 3B)。

2016年9月,俄羅斯私營航空控股公司S7集團宣布收購海上發射公司,計劃今年年底重新啟動海上發射。

新京報記者倪偉

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