海射首秀 中国火箭解锁发射“新姿势”

2019年6月5日12时06分 , 位于黄海海域北纬34°53′58″、东经121°11′25″的发射平台上 , 随着一声巨响 , 一束耀眼的光划破天际 。一段时间后 , 长征十一号海射运载火箭将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星总共七颗卫星顺利送入预定轨道 , 完成了“一箭七星”的高难度航天任务 , 试验取得圆满成功 。这是我国首次在海上实施运载火箭发射技术试验 , 不仅满足了卫星不同倾角的发射需求 , 也促进了我国商业航天的发展 。
运载火箭海上发射具有灵活性强、任务适应性好、发射经济性等优点 , 可通过灵活选择发射点和航落区 , 满足各种轨道有效载荷发射需求 , 为“一带一路”沿线国家提供更好的航天商业发射服务 。为什么选择在海上进行发射 , 海上发射是如何发展起来的?海上发射存在哪些技术难题?这次的长征十一号火箭与东风31型导弹有关系吗?
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海上发射究竟有何优势?
第一 , 海上发射能够提高火箭的运载能力 。如果选择在海上平台进行发射 , 我们就可以选择广袤海域中的任何一点作为我们的发射地点 , 机动性和灵活性很强 。
众所周知 , 选在靠近赤道附近的低纬度区域进行发射拥有很大优势 。地球围绕南北两极的连线进行自转 , 即地球每一点的角速度相同 。在角速度相同的条件下 , 旋转的半径越大 , 速度越大 。更大的速度意味着能够给火箭提供更大的初始动能 , 进而节省火箭飞行所需的燃料并且能够使火箭拥有更大的运载能力 。
第二 , 海上发射有利于运载火箭执行特殊轨道发射任务 。随着我们对通信服务需求的日益增大 , 特殊倾角卫星也越来越受到重视 。轨道倾角是指卫星的轨道面与地球赤道面的夹角 。轨道倾角越小 , 卫星能够掠过某地面区域上空的频率就更大 。而卫星成功入轨的过程与发射地点直接挂钩 , 倘若发射地点有利 , 那么卫星入轨所需要消耗的时间就更短 。所以 , 成功实现海上发射将为选择发射地点提供坚实的技术支撑和保障 。
【海射首秀 中国火箭解锁发射“新姿势”】第三 , 海上发射将大幅提高火箭发射的安全性 。對陆基发射火箭而言 , 落区安全是发射任务设计中的重要因素 。我们要谨慎选择发射地点 , 并对火箭残骸的落点进行精确计算 , 防止发射过程中分离的部分落入人口稠密的地区 , 确保发射的安全 。同时 , 还要考虑到倘若任务失败 , 火箭爆炸造成的影响应尽量降到最低 。而海上发射可以自由选择区域 , 远离人口稠密的地区 , 极大程度提高了发射的安全性 。
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“海上发射”除了发射地点不一样 , 发射过程有啥区别?
第一 , 海上发射的发射窗口更难把握 。航天任务的进行需要考虑诸多因素 , 例如海上发射环境中的温度、湿度、风速等等 。而海平面的气候变化可以说是极度复杂 , 发射的时机转瞬即逝 。所以这对担任指挥的部门而言是巨大的挑战 。
第二 , 发射平台要可靠 。海上发射的巨大困难就在于发射平台的研制难度大 。同时 , 海平面起伏不定 , 会对发射任务造成影响 。所以有相当一部分发射采用多次推进的方法 , 长征十一号便是使用了这种方法来尽量减小平台摇晃带来的影响 。如下所示 , 我们能够清楚地看到 , 发射指令下达后 , 火箭的底部先进行一次剧烈的爆炸 , 将整体高度抬升 , 之后再进行点火 , 进行任务的下一过程 。