揭秘海上发射:陆地那么大 为什么要去海上发射?

2020-09-16 06:41:15来源:华西都市报编辑:刘波

9月15日9时23分,我国在黄海海域成功发射“吉林一号”高分03-1组卫星。   新华社发

制图/杨仕成

在海上,还能发射火箭?

当然能!“海射运载火箭”就是在海上发射的。

9 月 15 日 9 时23分,我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭,采取“一箭九星”方式将“吉林一号”高分03-1组卫星送入预定轨道,发射获得圆满成功。“吉林一号”高分03-1组卫星由长光卫星技术有限公司研制,其中包括“哔哩哔哩视频卫星”“‘央视频号’卫星”在内的3颗视频成像模式卫星和6颗推扫成像模式卫星。

记者从长十一火箭研制单位——中国航天科技集团有限公司一院了解到,此次任务是长十一火箭连续10次高精度入轨、零窗口准时发射,是长十一火箭执行的第二次海上发射任务,也是第一次海上商业化应用发射。标志着长十一火箭发射迈入“10+”时代。

不少人有这样一个疑问:“陆地那么大,为什么还要去海上?”对此,中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院表示,与陆地火箭相比,海射火箭以其特有的技术优势和发射适应性,受到国内外广泛关注,特别是高效率、低成本的特点,使其在商业发射领域占有一席之地。

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海上发射火箭运载能力提高、安全性相对高

长十一火箭是我国唯一一款陆海通用发射的固体运载火箭,可以使用三种发射模式执行任务,充分体现了火箭灵活机动的优势。

“长十一火箭具备小时级发射、适应复杂发射环境、基于民用船舶实现海上发射等特点,截至目前火箭已在西昌、酒泉、海上进行过发射,具备很强的适应性。”长十一火箭总指挥李同玉介绍。

“运载火箭发射的任务目标是将有效载荷可靠、安全、经济地送入预定轨道。”长征十一号运载火箭副总指挥金鑫介绍,与常规在陆地进行运载火箭发射不同,海上发射运载火箭具有三大优势。

一是可以提升运载能力。金鑫表示,如果运载火箭在赤道附近发射,能够最大限度地利用地球自转速度,节省推进剂消耗量,从而提高火箭的运载能力。由于海上发射平台不受陆地限制,可以在海上大范围移动,可以让火箭找到它的“理想的发射地”。

二是可以执行特殊轨道任务。金鑫介绍,随着信息技术发展,人们对海上探测提出了更高的要求,小倾角卫星可以实现对某一地区的高频次重访,有利于数据获取,目前数量越来越多。如果火箭从赤道附近发射,可以避免卫星轨道倾角变化消耗能量,既能提高火箭执行该类任务的运载能力,也可以有效的提高卫星在轨寿命。

三是安全性相对更高。对内陆发射而言,落区安全是发射任务设计中必须考虑的重要因素。对海上发射而言,由于远离人口稠密地区,火箭落区可选择范围很大,对火箭而言发射轨道设计更加方便,同时落区安全性也可以大幅提升。

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海射火箭的关键要素有哪些?

既然海射火箭有这么多优势,那么如何才能拥有一型海射火箭呢?

首先,要有一枚火箭和一个海上发射平台。

那么对火箭的种类是否有要求呢?据李同玉介绍,固体和液体火箭都是可行的选择,只是研制难度不同而已。如果选用固体运载火箭,则具有操作使用方便等优势,但是运载能力受限。如果选用液体运载火箭,发射适应性更强,但是操作使用必然复杂。

对发射平台而言,则要求发射平台吨位大、稳定性好,能够适应火箭发射环境。

其次,为适应海上发射不同于陆地的环境条件,火箭还需攻克一系列的“额外挑战”。

在适应性改造中,首要考虑的就是环境。在海上发射过程中,运载火箭需要承受海洋运输环境、自然环境、海况影响,尤其是盐雾、霉菌等具有海洋特点的自然环境会直接影响运载火箭设备选型和试验条件制定。

另外,海上发射相比陆地发射,好比“在移动中打靶”。运载火箭是在陆地发射场地面垂直发射,瞄准点及大地方位均可以提前测得。对于运载火箭的海上发射,需要开展长时间航向保持、动态方位传递等动基座瞄准技术研究及试验验证。

最后,火箭位于发射平台上,为了保障平台上火箭及人员安全在组织发射过程中,要研究解决火箭运输、起竖、对接、加注当中的自动化问题,优化测试发射程序,实现无人值守发射。

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和上次海射火箭有哪些不同?

“此次发射任务进一步优化了海上发射技术流程,提升了海上发射技术的安全性和可靠性,为未来实现海上发射常态化、高频次奠定了基础。”金鑫说。

此次发射任务与上一次海上发射有何不同?长十一火箭总设计师彭昆雅说,执行此次任务的火箭是直接在东方航天港完成火箭总装测试和星箭对接后,用船从港口运输至黄海预定海域实施发射,减少了分解和总装次数以及长距离铁路运输环节,首次实现火箭总装测试发射一体化,提升了发射效率。

“一箭多星”是长十一火箭的独门秘技,在每次发射中都使用到了这项技能。自2015年长十一火箭首飞以来,已成功将51颗卫星送入预定轨道。

此次任务中,火箭研制队伍为满足用户一次发射九颗卫星实现轨道面部署的要求,充分发挥长十一火箭最大运载能力,与卫星厂商一体化协同设计,实现了从最多发射7颗卫星到发射9颗卫星的转变。

据了解,长十一火箭研制团队正依托海上发射方式研制更大吨位的系列固体运载火箭,覆盖1吨至5吨的太阳同步轨道发射能力。届时将形成陆海通用的固体运载火箭家族,满足不同卫星用户的发射需求,同时研制队伍正在论证多功能海上发射平台,可以保障远海海域发射,预计在2021年开赴低纬度地区实施低倾角海上发射。

综合新华社、《科技日报》、人民网等

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