俄羅斯東方航天發射中心成功發射首枚火箭

張綠云 （北京航天長征科技信息研究所）

俄羅斯東方航天發射中心成功發射首枚火箭

張綠云 （北京航天長征科技信息研究所）

2016年4月28日，俄羅斯聯盟-2.1a/“伏爾加”（Soyuz-2.1a/Volga）火箭從俄羅斯東方航天發射中心（Vostochny Cosmodrome）成功發射，這標志著該發射中心正式投入使用。東方航天發射中心完全建成后，將成為俄羅斯境內的首個民用航天發射場，可保障俄羅斯完全自主地開展航天活動，未來將為包括聯盟-2系列火箭、“安加拉”（Angara）系列運載火箭、載人航天運輸系統、重型運載火箭及未來星際飛船在內的各種航天項目的實施提供保障。

1　發射情況

莫斯科時間2016年4月28日05：01：21，聯盟-2.1a/“伏爾加”運載火箭搭載俄羅斯質量為645kg的“米哈伊爾·羅蒙諾索夫”（Mikhailo Lomonosov）科研衛星、530kg的阿伊斯特-2D（Aist-2D）對地觀測衛星和7kg的薩姆薩特-218/D（SamSat-218/D）納衛星，從新建的俄羅斯東方航天發射中心1S場區的聯盟-2火箭發射臺起飛。火箭飛行約9min后，“伏爾加”上面級分離。之后，上面級經過2次點火飛行2h后，將3顆衛星送入近地點468km、遠地點483km、傾角為97.3°的太陽同步軌道。火箭點火起飛7h后，“伏爾加”上面級再入地球大氣層并墜入太平洋。俄羅斯總統普京親自抵達現場觀看了發射全過程，并表示此次成功發射無疑是俄羅斯航天工業發展歷程中邁出的重要一步。

東方航天發射中心的首次航天發射任務原定于2015年底進行，但因綜合發射設施進度問題而推遲至2016年4月27日。在27日進行的首次發射嘗試時，由于未接收到火箭二子級推進劑閥門關閉信號，自動發射控制系統在發射倒計時進行到-90s時中止發射，發射推遲24h進行。隨后，技術人員查找故障部位，更換了相關的電子元件。本次發射推遲是繼一枚攜帶歐盟衛星的聯盟 ST-A火箭在庫魯發射場接連3次推遲發射后遭受的又一次打擊。針對俄羅斯航天部門屢次出現失誤，總統普京召開專門會議，嚴厲斥責相關領導，要求航天部門對故障做出專業性和及時性的反應，完善基本程序的監督。

俄羅斯總統普京參觀東方航天發射中心

火箭飛行時序

此次發射是聯盟-2.1a火箭2016年度的第3次發射，也是其加裝“伏爾加”上面級的第1次發射。

2　聯盟-2.1a/“伏爾加”火箭

聯盟-2.1a/“伏爾加”火箭是由聯盟-2.1a加裝“伏爾加”上面級構成的三級液體運載火箭。

聯盟-2.1a由俄羅斯進步國家航天火箭科研生產中心（TsSKB-Progress）研制生產，采用兩級結構，助推器和一子級分別采用動力機械科研生產聯合體（NPO Energomash）研制的RD-107A和RD-108A液氧/煤油發動機；二子級采用化學自動裝置設計局（OSC KBKhA）研制的RD-0110四燃燒室液氧/煤油發動機。該火箭采用俄羅斯自行研制的先進數字控制系統，極大地提高了火箭的入軌精度、穩定性及可控性，同時減少了火箭生產時所需的進口配件數量。聯盟-2.1a火箭長46.1m，箭體直徑2.95m，起飛質量為312t，低地球軌道（LEO）運載能力為7.8t，地球同步轉移軌道（GTO）運載能力為2.8t。

即將發射的俄羅斯聯盟-2.1a火箭

“伏爾加”上面級長1.03m，直徑3.2m，結構質量為840kg。主發動機為17D64發動機，采用四氧化二氮/偏二甲肼推進劑，真空推力2.94kN，真空比沖307s，燃燒時間900s。該上面級具備多次重啟能力，可通過機載電池在軌運行24h，但一般的任務不會超過2h。上面級采用慣性測量裝置進行導航，并通過由推力器組成的姿態控制系統實現火箭控制。

為適應東方航天發射中心的發射任務，俄羅斯進步國家航天火箭科研生產中心對聯盟-2.1a進行了一些適應性改進。首先，進行了火箭內部升級改進，確保火箭可滿足長途運輸過程中嚴酷的環境要求。第二，在火箭上安裝了特殊閥門，用于將多余的推進劑泄出至移動勤務塔外。第三，在火箭外部安裝4部攝像機［箭載攝像控制系統（BSVK）］，可從頂部拍攝火箭點火起飛后上升的全過程。箭載攝像控制系統于2015年8月在巴黎航展上面世，未來將安裝于所有聯盟 ST火箭上。第四，采用更高性能的飛控計算機，并安裝新型可長久使用的化學電池。

3　東方航天發射中心

建設背景及規劃

蘇聯解體后，航天發射設施的使用權問題是俄羅斯政府亟待解決的問題之一。拜科努爾航天發射場在蘇聯解體后劃歸哈薩克斯坦所有，兩國就拜科努爾航天發射場使用問題簽訂了租賃協議，最早租期為20年，后來根據航天活動增加的需求，將租期延長至2050年。但鑒于拜科努爾航天發射場的政治、經濟問題，以及國內航天發射場的技術局限性，俄羅斯航天部門決定新建一座航天發射中心。

基于戰略、人員和地域等多方面考慮，俄羅斯政府最終選定在阿穆爾州建設東方航天發射中心。該發射中心計劃配備2萬～2.5萬人，擬建各類配套設施近50座；總共擬建造7座發射臺，其中2座用于發射載人飛船，2座用于發射貨運飛船。場區建設規劃為：發射區，技術區，航天員訓練中心，氧氣、氮氣和氫氣生產廠，現代化的測量跟蹤系統，機場綜合設施，公路與鐵路設施。建設工作由俄羅斯特種建筑公司（Special construction agency）負責具體實施。對于該發射中心的建設進度，最初計劃：2010年，完成初步設計和勘察工作，確定設施設備精確的范圍界限；2010-2015年，實施發射場建設；2013年，完成公路、鐵路、供電和供水基礎設施建設；2015-2016年，首次試射中型火箭（不載人），隨后發射通信衛星；2018年，實施首次載人航天飛行；2020年，將俄羅斯45%的航天發射任務及所有載人航天飛行任務轉入東方航天發射中心。

從“國際空間站”拍攝的東方航天發射中心

地理位置及建設進度

東方航天發射中心位于俄羅斯遠東聯邦區阿穆爾州齊奧爾科夫斯基市（原烏格列戈爾斯克鎮），地域遼闊，人煙稀少。該地區年均有310個晴天，氣候相對干燥，而且很少有大風出現。發射中心以西靠近西伯利亞大鐵路列佳那亞站和新建的阿穆爾高速公路，周邊交通相對便利，輔助交通改造成本較低；以東距離太平洋600～800km，具備海運條件；毗鄰已關閉的斯沃博德內航天發射場，可利用其舊有設施，大幅降低任務保障所需建設改造成本。此外，該發射中心距離莫斯科5800km，距中國黑龍江省不超過100km，可確保火箭一、二級落區位于俄羅斯境內。

2012年，根據俄羅斯總統令，東方航天發射中心正式開工建設，占地約700km2。一期項目已經接近尾聲，總耗資達到1200億盧布（約合18億美元），“聯盟”火箭發射臺、“聯盟”火箭裝配廠房、衛星處理廠房、氣象通信設施、測控監測設施、燃料儲庫、航天人員住宅生活區等工程已經建設完成。2016-2018年將全力開展二期項目，搭建“安加拉”火箭及重型火箭發射平臺，為2021年在該發射中心進行的首次“安加拉”火箭發射和2023年的載人航天發射任務做準備。

聯盟-2系列火箭綜合發射設施

聯盟-2系列火箭綜合發射設施的地理位置為128.2°（E）、51.93°（N），海拔274m，總建筑面積為23358m2。綜合發射設施由發射臺、氧氣與氮氣生產廠以及技術區組成，可用于進行聯盟-2系列火箭的射前準備和發射操作，包括星-箭組合體的水平轉運、起豎、電氣測試、推進劑加注、火箭發射等操作。

東方航天發射中心技術區位于第2號發射場區，采用集中建設方案，主要用于完成所有運載火箭和航天器的測試、檢查、存儲和裝配。目前完成建設的工程包括聯盟-2運載火箭裝配廠房、航天器處理與準備廠房、轉運通廊、電力與燃料供給站、運載火箭級段處理與存儲大樓。根據技術區的建設規劃，東方航天發射中心第二期工程將在技術區的西側為“安加拉”系列運載火箭建造一個全新的裝配廠房。該廠房的建設工作將與俄羅斯新一代載人航天飛船（PTK NP飛船）處理設施同時進行，為2021年的“安加拉”火箭首飛做準備。待其全部投入使用后，技術區的總面積將達到39000m2。

發射臺采用傳統設計結構，包括83個結構件，由52個系統組成，包括發射系統、移動勤務塔、運輸/起豎車、加注系統、電源系統、電氣與液壓傳動遙控系統、溫度和濕度控制系統、消防系統、壓氣站和可移動通道等。發射臺通過總長為4.4km的鐵路線與技術區連接。

移動勤務塔為金屬結構，由376個部件組成。塔高48.3m，寬24.1m，長24.8m，質量為1600t，結構質量580t，能以12m/min的速度沿長度為140m的軌道前后移動。塔內裝有吊車和升降機，可在發射倒計時至點火前為運載火箭和衛星操作提供一個防護空間和工作平臺，還可用于中止發射情況下火箭的處理。塔內還裝有通風設施、溫控設備、排水系統，以及電氣、通信、控制和電視監控系統。

俄羅斯聯盟-2系列火箭發射臺

4　影響分析

依靠境內航天發射場，擺脫對國外航天設施的高度依賴

目前，俄羅斯仍有接近60%的發射任務在哈薩克斯坦拜科努爾航天發射場進行，俄羅斯為此需要支付高昂的租金。發射任務失敗帶來的環境污染問題也會影響俄哈兩國關系，給雙邊合作蒙上陰影。按照俄羅斯政府計劃，到2020年左右，東方航天發射中心將撐起俄羅斯航天發射的半壁江山，從而一舉扭轉對拜科努爾航天發射場的長期依賴。

獲得低緯地區發射優勢，滿足多種發射需求

東方航天發射中心選址盡量向東南布置，靠近俄中邊境，取得與拜科努爾航天發射場相近的較低緯度優勢，從發射點到入軌點的航程大大縮短，可以帶來運載能力的大幅提升，從而利用東方航天發射中心就可以完成現有在拜科努爾航天發射場進行的航天發射任務，包括“國際空間站”載人發射任務。同時，東方航天發射中心二期項目中規劃建設的“安加拉”大型運載火箭的發射平臺，也將對商業客戶產生巨大吸引力。另外，東方航天發射中心的東向和北向有很大的發射方位角寬度，可發射小傾角和大傾角軌道航天器，也是俄羅斯境內最具潛力的月球和火星探測器發射地點。

促進遠東地區經濟發展，助力人口均衡分布

眾所周知，航天產業是一個綜合性產業，建設新的發射場的經濟輻射作用不容小覷，基礎設施建設、人力資源需求、附屬產業帶動、國際合作深化都將對俄羅斯遠東地區社會經濟發展產生巨大影響。隨之將吸引大量人口涌入，也有助于俄羅斯國內人口分布的區域均衡。

5　總結

2016年3月，俄羅斯正式審議通過《2016-2025年航天計劃》，指出將加快建設東方航天發射中心。無疑，東方航天發射中心將在俄羅斯未來航天業中發揮重大作用。聯盟-2.1a/“伏爾加”火箭在該發射中心的首次成功發射，拉開了東方航天發射中心為俄羅斯運載火箭提供發射支持的序幕。未來，東方航天發射中心將成為一個擁有學校、中高檔公寓、交通便利的可供幾萬人工作和居住的航天城。依靠該航天發射中心，俄羅斯將逐漸擺脫對國外航天發射設施的依賴，并可通過其低緯地區發射優勢而滿足多種航天發射需求。

The First Rocket Launched from Russia's Vostochny Spaceport Successfully