海射首秀 中國(guó)火箭解鎖發(fā)射“新姿勢(shì)”

2019年6月5日12時(shí)06分，位于黃海海域北緯34°53′58″、東經(jīng)121°11′25″的發(fā)射平臺(tái)上，隨著一聲巨響，一束耀眼的光劃破天際。一段時(shí)間后，長(zhǎng)征十一號(hào)海射運(yùn)載火箭將技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星捕風(fēng)一號(hào)A、B星及五顆商業(yè)衛(wèi)星總共七顆衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，完成了“一箭七星”的高難度航天任務(wù)，試驗(yàn)取得圓滿成功。這是我國(guó)首次在海上實(shí)施運(yùn)載火箭發(fā)射技術(shù)試驗(yàn)，不僅滿足了衛(wèi)星不同傾角的發(fā)射需求，也促進(jìn)了我國(guó)商業(yè)航天的發(fā)展。

運(yùn)載火箭海上發(fā)射具有靈活性強(qiáng)、任務(wù)適應(yīng)性好、發(fā)射經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)靈活選擇發(fā)射點(diǎn)和航落區(qū)，滿足各種軌道有效載荷發(fā)射需求，為“一帶一路”沿線國(guó)家提供更好的航天商業(yè)發(fā)射服務(wù)。為什么選擇在海上進(jìn)行發(fā)射，海上發(fā)射是如何發(fā)展起來(lái)的？海上發(fā)射存在哪些技術(shù)難題？這次的長(zhǎng)征十一號(hào)火箭與東風(fēng)31型導(dǎo)彈有關(guān)系嗎？

海上發(fā)射究竟有何優(yōu)勢(shì)？

第一，海上發(fā)射能夠提高火箭的運(yùn)載能力。如果選擇在海上平臺(tái)進(jìn)行發(fā)射，我們就可以選擇廣袤海域中的任何一點(diǎn)作為我們的發(fā)射地點(diǎn)，機(jī)動(dòng)性和靈活性很強(qiáng)。

眾所周知，選在靠近赤道附近的低緯度區(qū)域進(jìn)行發(fā)射擁有很大優(yōu)勢(shì)。地球圍繞南北兩極的連線進(jìn)行自轉(zhuǎn)，即地球每一點(diǎn)的角速度相同。在角速度相同的條件下，旋轉(zhuǎn)的半徑越大，速度越大。更大的速度意味著能夠給火箭提供更大的初始動(dòng)能，進(jìn)而節(jié)省火箭飛行所需的燃料并且能夠使火箭擁有更大的運(yùn)載能力。

第二，海上發(fā)射有利于運(yùn)載火箭執(zhí)行特殊軌道發(fā)射任務(wù)。隨著我們對(duì)通信服務(wù)需求的日益增大，特殊傾角衛(wèi)星也越來(lái)越受到重視。軌道傾角是指衛(wèi)星的軌道面與地球赤道面的夾角。軌道傾角越小，衛(wèi)星能夠掠過(guò)某地面區(qū)域上空的頻率就更大。而衛(wèi)星成功入軌的過(guò)程與發(fā)射地點(diǎn)直接掛鉤，倘若發(fā)射地點(diǎn)有利，那么衛(wèi)星入軌所需要消耗的時(shí)間就更短。所以，成功實(shí)現(xiàn)海上發(fā)射將為選擇發(fā)射地點(diǎn)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐和保障。

第三，海上發(fā)射將大幅提高火箭發(fā)射的安全性。對(duì)陸基發(fā)射火箭而言，落區(qū)安全是發(fā)射任務(wù)設(shè)計(jì)中的重要因素。我們要謹(jǐn)慎選擇發(fā)射地點(diǎn)，并對(duì)火箭殘骸的落點(diǎn)進(jìn)行精確計(jì)算，防止發(fā)射過(guò)程中分離的部分落入人口稠密的地區(qū)，確保發(fā)射的安全。同時(shí)，還要考慮到倘若任務(wù)失敗，火箭爆炸造成的影響應(yīng)盡量降到最低。而海上發(fā)射可以自由選擇區(qū)域，遠(yuǎn)離人口稠密的地區(qū)，極大程度提高了發(fā)射的安全性。

“海上發(fā)射”除了發(fā)射地點(diǎn)不一樣，發(fā)射過(guò)程有啥區(qū)別？

第一，海上發(fā)射的發(fā)射窗口更難把握。航天任務(wù)的進(jìn)行需要考慮諸多因素，例如海上發(fā)射環(huán)境中的溫度、濕度、風(fēng)速等等。而海平面的氣候變化可以說(shuō)是極度復(fù)雜，發(fā)射的時(shí)機(jī)轉(zhuǎn)瞬即逝。所以這對(duì)擔(dān)任指揮的部門(mén)而言是巨大的挑戰(zhàn)。

第二，發(fā)射平臺(tái)要可靠。海上發(fā)射的巨大困難就在于發(fā)射平臺(tái)的研制難度大。同時(shí)，海平面起伏不定，會(huì)對(duì)發(fā)射任務(wù)造成影響。所以有相當(dāng)一部分發(fā)射采用多次推進(jìn)的方法，長(zhǎng)征十一號(hào)便是使用了這種方法來(lái)盡量減小平臺(tái)搖晃帶來(lái)的影響。如下所示，我們能夠清楚地看到，發(fā)射指令下達(dá)后，火箭的底部先進(jìn)行一次劇烈的爆炸，將整體高度抬升，之后再進(jìn)行點(diǎn)火，進(jìn)行任務(wù)的下一過(guò)程。

2019年6月5日12時(shí)，長(zhǎng)征十一號(hào)海射運(yùn)載火箭在黃海執(zhí)行了一次海基發(fā)射任務(wù)，將捕風(fēng)一號(hào)A、B衛(wèi)星及五顆商業(yè)衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，這也是我國(guó)首次成功實(shí)施海上運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)。

第三，燃料的問(wèn)題。受發(fā)射窗口的影響，如何快速的填充發(fā)射燃料也是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題。火箭的燃料一般分為固體和液體兩種，使用液體燃料就勢(shì)必需要兩艘運(yùn)輸船，一艘拉火箭，一艘拉燃料。相對(duì)來(lái)說(shuō)，固體燃料要比液體燃料更適應(yīng)海上發(fā)射。本次發(fā)射的長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭就采用了固體燃料。