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海上發射,日益臨近!我們為什麽要選擇海上發射?

為什麽要選擇海上發射?

海上發射的運載火箭與其他火箭有什麽不同?

火箭為什麽要去海上發射?

運載火箭發射的任務目標是將有效載荷可靠、安全、經濟地送入預定軌道。壹般來說,與在陸地進行運載火箭發射相比,海上發射運載火箭具有三大優勢。

壹是海上發射為提高火箭的運載能力提供了可行條件。

壹般情況下,海上發射平臺可以在海上進行大範圍的移動,而理想的發射地點是靠近赤道附近的低緯度區域。如果運載火箭在赤道附近發射,就能夠最大限度地利用地球自轉速度,節省火箭推進劑的消耗量,從而提高火箭的運載能力。這就意味著,同等起飛規模的運載火箭在赤道附近發射,就可以具有更高的運載能力,從而降低單位質量有效載荷的發射成本。

二是海上發射有利於運載火箭執行特殊軌道發射任務。

隨著信息技術的發展,人們對海上探測提出了更高的要求,小傾角衛星可以實現對某壹地區的高頻次重訪,有利於數據的獲取。如果火箭從赤道附近發射,可以避免衛星軌道傾角變化所導致的能量消耗問題,既能提高火箭執行該類任務的運載能力,也可以有效提高衛星的在軌壽命。

三是海上發射將大幅提高火箭發射的安全性。

對內陸發射火箭而言,落區安全是發射任務設計中的重要因素。首先,落區的選擇會影響火箭的運載能力,而海上發射對火箭的發射軌道設計更加方便。其次,在陸地發射過程中,工作人員需要對火箭助推器、壹級和整流罩等分離體的實際落區進行人口疏散,確保不發生安全問題,而對於海上發射而言,由於海面遠離人口稠密地區,火箭落區可選擇的範圍很大。

海上發射的前世今生

海射火箭的構想由來已久,發展至今已經有50余年的 歷史 。這50年間,海射火箭大體經歷了3個發展階段:

第壹個階段是聖馬科發射場階段。

聖馬科發射場位於非洲東部肯尼亞東海岸的恩格瓦納海灣,距海岸4.8公裏,由意大利政府委托羅馬大學航空與航天研究中心籌建並管理使用。該發射場處於南緯2.9度、東經40.3度的位置,是距赤道最近的壹個航天發射場,同時也是世界上惟壹壹個海上發射場。

聖馬科發射場於1966年投入使用,最初用於發射美國研制的偵察兵運載火箭,主要搭載探險者號軌道探測器、空間電火箭試驗衛星以及軍用衛星,同時也為歐洲國家發射壹些科學探測和試驗方面的衛星。

聖馬科發射平臺包括兩個不同類型的平臺:壹個是作為火箭的發射臺,另壹個是控制發射的指揮所。聖馬科發射場的成功,驗證了運載火箭海上發射的可行性,突出了海射火箭高效率、低成本等優勢,同時為海上發射公司的成立提供了參考信息。

第二個階段是海射公司階段。

1995年,美國波音公司、挪威克瓦納集團、烏克蘭南方設計局和俄羅斯能源火箭公司***同出資組建了海上發射公司(以下簡稱海射公司),也是目前世界上唯壹提供海上發射服務的公司。

在海射公司中,美國波音公司負責整體系統集成和有效載荷整流罩,俄羅斯負責海射天頂號運載火箭第三級,烏克蘭南方設計局負責海射天頂號運載火箭的壹二級,挪威克瓦納集團則負責發射平臺。另外,美國波音公司還負責具體執行技術管理工作。

海射公司的海上衛星發射平臺被稱作“奧德賽”,衛星和運載火箭裝載到奧德賽平臺後就會駛離美國加州港口,進入太平洋近赤道海域地點進行發射。

1999年3月,海射公司成功發射了第壹枚運載火箭,此後陸續執行過幾次商業發射任務,但是成功率並不高,商業運行也不順暢。由於債務問題、發射失利以及其他諸多問題的困擾,2009年6月22日,海射公司宣布破產。

2010年,海射公司得到了重組。重組後,俄羅斯能源火箭公司占公司股份的95%,美國波音公司占3%,挪威克瓦納集團則占2%。

重組後,海射公司繼續進行商業衛星發射活動,然而2013年搭載荷蘭“國際通信衛星-27”的天頂-3SL運載火箭從太平洋海域發射升空時,由於火箭壹級發動機關閉,導致火箭墜入發射平臺附近的海域,這次事故給了海射公司重重壹擊。

有數據顯示,自首飛開始至2014年,海射公司***執行36次發射任務,其中32次成功,1次部分成功,3次失敗,成功率為88.89%。

第三階段是S7 Space公司階段。

由於俄羅斯與烏克蘭的緊張關系以及其他原因,海射公司業務於2014年暫停,並於2016年進行項目銷售談判。

2016年9月,俄羅斯S7 Space公司成為海射公司的所有者,包括海上發射指揮船、奧德賽號發射平臺、地面設備以及海射公司包括商標在內的知識產權。

S7 Space公司打算於2019年12月到2022年間,用海上發射的浮動發射平臺進行12次發射。第壹次發射定於2019年12月舉行,2020年計劃舉行3次發射,2021年與2022年各安排4次發射。該公司計劃在15年內進行70次商業發射。

海上發射關鍵要素何在?

海射火箭因其特有的技術優勢和發射適應性,受到國內外航天領域的廣泛關註,那麽發展壹型海射火箭的關鍵要素有哪些呢?

首先,要有壹枚火箭和壹個海上發射平臺。

對火箭而言,如果選用固體運載火箭,則具有操作使用方便等優勢,但是運載能力受限;如果選用液體運載火箭,發射適應性更強,但是操作使用必然復雜。因此,固體和液體火箭都是可行的選擇,只是研制難度不同而已。對發射平臺而言,則要求發射平臺噸位大、穩定性好,能夠適應火箭發射環境。隨著造船技術的發展,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制。

其次,海洋環境的適應性是需要著重考慮的問題。

在海上發射的過程中,運載火箭需要承受海洋運輸環境、自然環境、海況影響,尤其是鹽霧、黴菌等自然環境的影響。

第三,假如運載火箭是在陸地發射場地面垂直發射,那麽瞄準點及方位均可以提前測得。

在海上發射,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。

最後,解決火箭運輸、起豎、對接、加註當中的自動化問題。

火箭位於發射平臺上,為了保障平臺上的火箭及人員的安全,在組織發射過程中,就需要研究解決火箭運輸、起豎、對接、加註當中的自動化問題,優化測試發射程序,實現無人值守發射。

陸地、海洋、天空,不同的發射方式為運載火箭提供了多樣性的進出空間解決方案。如果解決好關鍵技術問題,能夠提供更具適用性的發射服務,那麽海射火箭值得期待。