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瞄准世界科技前沿之航天:海上发火箭,中国来了

科普小知识2022-09-26 10:09:58
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人民日报海外版(第10版,2017年11月8日)

瞄准世界科技前沿之航天:海上发火箭,中国来了

中国大型海洋装备的快速发展为海上发射奠定了坚实的基础。图为世界上最大最深的钻井平台“蓝鲸1号”(Baidu.com)

瞄准世界科技前沿之航天:海上发火箭,中国来了

可能会率先在中国海上推出长征11号的“第一场秀”(信息图片)(Baidu.com)

瞄准世界科技前沿之航天:海上发火箭,中国来了

“海上发射”公司的三个子系统:指挥舰、发射平台和火箭(来自“小火箭”微信公司)

北纬19度19分,东经109度48分是中国海南文昌发射场的坐标。在这个低纬度航天发射场发射大约一年半之后,中国宇航员再次把目光投向了世界运载火箭科学和技术的前沿领域,努力建设海上发射系统,建设在赤道附近海域发射运载火箭的能力。在最近举行的第二届中国航天高峰论坛上,中国航天科技集团公司负责人表示,长征火箭海上发射的关键技术测试即将进行,预计到2018年将向国际商业用户提供发射服务。这意味着蓝色的海洋将很快成为中国运载火箭的新的起飞点,长征火箭将从这里直上九天,驶向深空。

展示低纬度海上发射优势

由于这是一项国际商业发射服务,控制发射成本和提高其在国际商业空间市场的竞争力当然是航空航天科技集团的首要考虑。据航天科普微信“小火箭”创始人兼航天专家邢强介绍,低纬度地区海上发射成本较低有两个原因。一个是赤道地区有地球最高的线性旋转速度,卫星离赤道越近,就能更好地利用地球的旋转动力,增加火箭的运载能力,降低发射成本。其次,发射小倾角同步轨道卫星时,在赤道附近海域发射可以避免卫星轨道转移过程中轨道平面的变化,显著提高火箭运载能力和卫星在轨寿命。他说,例如,仅考虑轨道的倾角,从赤道水域发射的同一枚火箭的发射载荷与从卡纳维拉尔角(北纬28.5°)发射的相比,可以增加约18%。

邢强认为,低纬度海域发射还有另外三个优势。一个更安全。海上发射可以远离人口密集地区,这有助于减少火箭发射对人的不利影响,减少火箭故障后的额外危险,也有助于降低保险费用。其次,空域要求较低。海上发射,尤其是在广阔的公海上,与民航飞机和其他船舶航线的冲突较少,对空域的要求也较低,甚至可以通过海上演习独立选择一个在世界上没有争议的发射位置。第三,发射方位角更宽。火箭在公海发射,避免避开居民区,并限制其发射方位。近海发射平台的可用发射方位角相当于卡纳维拉尔角发射场和范登堡空军基地发射场的总和。

强大海上发射的国际先驱

在世界范围内,火箭海上发射技术有着悠久的历史。早在1962年,美国海军就用海上浮动发射器发射液体火箭。1998年,一艘俄罗斯潜艇在巴比伦水域附近发射火箭,将两颗通信卫星送入轨道。

就商业发射服务而言,世界上最著名的商业火箭发射公司无疑是一家国际联合公司,其名称简称为“海上发射”。中国空间技术研究院研究员庞志浩说,该公司成立于1995年,由美国波音公司、俄罗斯能源公司、乌克兰尤里·诺耶公司和挪威科赫·沃纳公司共同创建。它有一套完整的海上发射系统,由三个子系统组成:一艘指挥船,一个发射平台和一个运载火箭。

尤其值得一提的是,“海上发射”公司的发射平台体现了公司强大的技术实力。庞志浩表示,该平台最初是一个半潜式钻井平台,可以在北欧北海的恶劣条件下连续工作。挪威werner公司对其进行了改造,以适应火箭发射,增加了其支撑力和推进系统,并将其命名为“奥德赛”发射平台,具有非常稳定的工作状态。邢强称赞奥德赛发射平台的出色表现。他指出,该平台甚至可以抵御17级的强风和34米的巨浪,可以在赤道的暴风雨中平静地工作,并且可以承受火箭发射期间的巨大喷射。

1999年10月,“海上发射”公司迎来了它的首次飞行。在“奥德赛”浮动发射平台上,一颗重约3.5吨的电视通信卫星由zenith -3SL运载火箭成功送入轨道。据邢强统计,目前该公司已经进行了36次发射,其中32次成功,1次部分成功,3次失败,成功率约为89%。

海上发射的新突破指日可待。

海上发射技术无疑是国际空间技术的前沿领域,与地面发射场相比面临着特殊的困难。首先,我们必须确保发射平台的稳定性。在奥德赛公司的浮动发射平台上,它可以被称为“海上发射”公司承包业务的杀手锏。为了打开国际市场,中国公司还必须建造一座坚不可摧的“海上堡垒”。近年来,中国海洋产业发展迅速,创造了世界上最大、最深的钻井平台“蓝鲸一号”和世界先进的集装箱船“郑和”等一大批明星设备。这为建造一个优秀的海上发射平台奠定了坚实的基础。事实上,据报道,中国运载火箭技术研究院太空部副主任唐亚刚近日透露,即将亮相的中国火箭海上发射平台将由一艘万吨级巨型货船改造而成。

在海上发射需要一枚适合它的运载火箭。中国运载火箭技术研究院太空部国际合作司司长孟想表示,海上发射对火箭的性能提出了更高的要求。由于海上供应能力有限,运载火箭的测试和发射尽可能简单,最好只用一两艘船就能完成所有任务。在发射过程中,我们还必须面对海面晃动和高温热流引导的问题,这就要求选择合适的运载火箭来解决上述问题。据孟想介绍,在中国现役火箭中,长征11号是性能各方面最适合的固体燃料火箭。因此,中国的“第一场海上表演”很可能就此结束。

关于最新的准备工作,孟想表示,发射的总体实施计划已经制定,发射船、TT&C等系统的协调正在有序进行。长征11号预计将完成相关的技术测试,并将很快满足海上发射的要求。就市场环境而言,中国的海上发射是及时的。近年来,许多位于赤道地区的国家对发射近赤道低倾角卫星的需求越来越大。中国的长征火箭以其优质廉价的超级服务在国际商业航天市场享有很高的声誉。低纬度、中低轨道发射要求的客户向中国公司提交了相关要求。至于第一次海上发射的时间,唐亚刚透露是在2018年,而孟想进一步指出,具体时间应该是在2018年底。

可以预料,长征火箭从赤道附近的海面升起的时刻不远了。这不仅是中国航天工业按照中国*第十九次全国代表大会提出的“瞄准世界科学技术前沿”的要求即将做出的新飞跃,也是多年后世界运载火箭首次从海上进入太空。这将进一步加速中国成为太空强国的历史进程。

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