俄罗斯东方航天发射中心成功发射首枚火箭

张绿云 （北京航天长征科技信息研究所）

俄罗斯东方航天发射中心成功发射首枚火箭

张绿云 （北京航天长征科技信息研究所）

2016年4月28日，俄罗斯联盟-2.1a/“伏尔加”（Soyuz-2.1a/Volga）火箭从俄罗斯东方航天发射中心（Vostochny Cosmodrome）成功发射，这标志着该发射中心正式投入使用。东方航天发射中心完全建成后，将成为俄罗斯境内的首个民用航天发射场，可保障俄罗斯完全自主地开展航天活动，未来将为包括联盟-2系列火箭、“安加拉”（Angara）系列运载火箭、载人航天运输系统、重型运载火箭及未来星际飞船在内的各种航天项目的实施提供保障。

1　发射情况

莫斯科时间2016年4月28日05：01：21，联盟-2.1a/“伏尔加”运载火箭搭载俄罗斯质量为645kg的“米哈伊尔·罗蒙诺索夫”（Mikhailo Lomonosov）科研卫星、530kg的阿伊斯特-2D（Aist-2D）对地观测卫星和7kg的萨姆萨特-218/D（SamSat-218/D）纳卫星，从新建的俄罗斯东方航天发射中心1S场区的联盟-2火箭发射台起飞。火箭飞行约9min后，“伏尔加”上面级分离。之后，上面级经过2次点火飞行2h后，将3颗卫星送入近地点468km、远地点483km、倾角为97.3°的太阳同步轨道。火箭点火起飞7h后，“伏尔加”上面级再入地球大气层并坠入太平洋。俄罗斯总统普京亲自抵达现场观看了发射全过程，并表示此次成功发射无疑是俄罗斯航天工业发展历程中迈出的重要一步。

东方航天发射中心的首次航天发射任务原定于2015年底进行，但因综合发射设施进度问题而推迟至2016年4月27日。在27日进行的首次发射尝试时，由于未接收到火箭二子级推进剂阀门关闭信号，自动发射控制系统在发射倒计时进行到-90s时中止发射，发射推迟24h进行。随后，技术人员查找故障部位，更换了相关的电子元件。本次发射推迟是继一枚携带欧盟卫星的联盟 ST-A火箭在库鲁发射场接连3次推迟发射后遭受的又一次打击。针对俄罗斯航天部门屡次出现失误，总统普京召开专门会议，严厉斥责相关领导，要求航天部门对故障做出专业性和及时性的反应，完善基本程序的监督。

俄罗斯总统普京参观东方航天发射中心

火箭飞行时序

此次发射是联盟-2.1a火箭2016年度的第3次发射，也是其加装“伏尔加”上面级的第1次发射。

2　联盟-2.1a/“伏尔加”火箭

联盟-2.1a/“伏尔加”火箭是由联盟-2.1a加装“伏尔加”上面级构成的三级液体运载火箭。

联盟-2.1a由俄罗斯进步国家航天火箭科研生产中心（TsSKB-Progress）研制生产，采用两级结构，助推器和一子级分别采用动力机械科研生产联合体（NPO Energomash）研制的RD-107A和RD-108A液氧/煤油发动机；二子级采用化学自动装置设计局（OSC KBKhA）研制的RD-0110四燃烧室液氧/煤油发动机。该火箭采用俄罗斯自行研制的先进数字控制系统，极大地提高了火箭的入轨精度、稳定性及可控性，同时减少了火箭生产时所需的进口配件数量。联盟-2.1a火箭长46.1m，箭体直径2.95m，起飞质量为312t，低地球轨道（LEO）运载能力为7.8t，地球同步转移轨道（GTO）运载能力为2.8t。

即将发射的俄罗斯联盟-2.1a火箭

“伏尔加”上面级长1.03m，直径3.2m，结构质量为840kg。主发动机为17D64发动机，采用四氧化二氮/偏二甲肼推进剂，真空推力2.94kN，真空比冲307s，燃烧时间900s。该上面级具备多次重启能力，可通过机载电池在轨运行24h，但一般的任务不会超过2h。上面级采用惯性测量装置进行导航，并通过由推力器组成的姿态控制系统实现火箭控制。

为适应东方航天发射中心的发射任务，俄罗斯进步国家航天火箭科研生产中心对联盟-2.1a进行了一些适应性改进。首先，进行了火箭内部升级改进，确保火箭可满足长途运输过程中严酷的环境要求。第二，在火箭上安装了特殊阀门，用于将多余的推进剂泄出至移动勤务塔外。第三，在火箭外部安装4部摄像机［箭载摄像控制系统（BSVK）］，可从顶部拍摄火箭点火起飞后上升的全过程。箭载摄像控制系统于2015年8月在巴黎航展上面世，未来将安装于所有联盟 ST火箭上。第四，采用更高性能的飞控计算机，并安装新型可长久使用的化学电池。

3　东方航天发射中心

建设背景及规划

苏联解体后，航天发射设施的使用权问题是俄罗斯政府亟待解决的问题之一。拜科努尔航天发射场在苏联解体后划归哈萨克斯坦所有，两国就拜科努尔航天发射场使用问题签订了租赁协议，最早租期为20年，后来根据航天活动增加的需求，将租期延长至2050年。但鉴于拜科努尔航天发射场的政治、经济问题，以及国内航天发射场的技术局限性，俄罗斯航天部门决定新建一座航天发射中心。

基于战略、人员和地域等多方面考虑，俄罗斯政府最终选定在阿穆尔州建设东方航天发射中心。该发射中心计划配备2万～2.5万人，拟建各类配套设施近50座；总共拟建造7座发射台，其中2座用于发射载人飞船，2座用于发射货运飞船。场区建设规划为：发射区，技术区，航天员训练中心，氧气、氮气和氢气生产厂，现代化的测量跟踪系统，机场综合设施，公路与铁路设施。建设工作由俄罗斯特种建筑公司（Special construction agency）负责具体实施。对于该发射中心的建设进度，最初计划：2010年，完成初步设计和勘察工作，确定设施设备精确的范围界限；2010-2015年，实施发射场建设；2013年，完成公路、铁路、供电和供水基础设施建设；2015-2016年，首次试射中型火箭（不载人），随后发射通信卫星；2018年，实施首次载人航天飞行；2020年，将俄罗斯45%的航天发射任务及所有载人航天飞行任务转入东方航天发射中心。

从“国际空间站”拍摄的东方航天发射中心

地理位置及建设进度

东方航天发射中心位于俄罗斯远东联邦区阿穆尔州齐奥尔科夫斯基市（原乌格列戈尔斯克镇），地域辽阔，人烟稀少。该地区年均有310个晴天，气候相对干燥，而且很少有大风出现。发射中心以西靠近西伯利亚大铁路列佳那亚站和新建的阿穆尔高速公路，周边交通相对便利，辅助交通改造成本较低；以东距离太平洋600～800km，具备海运条件；毗邻已关闭的斯沃博德内航天发射场，可利用其旧有设施，大幅降低任务保障所需建设改造成本。此外，该发射中心距离莫斯科5800km，距中国黑龙江省不超过100km，可确保火箭一、二级落区位于俄罗斯境内。

2012年，根据俄罗斯总统令，东方航天发射中心正式开工建设，占地约700km2。一期项目已经接近尾声，总耗资达到1200亿卢布（约合18亿美元），“联盟”火箭发射台、“联盟”火箭装配厂房、卫星处理厂房、气象通信设施、测控监测设施、燃料储库、航天人员住宅生活区等工程已经建设完成。2016-2018年将全力开展二期项目，搭建“安加拉”火箭及重型火箭发射平台，为2021年在该发射中心进行的首次“安加拉”火箭发射和2023年的载人航天发射任务做准备。

联盟-2系列火箭综合发射设施

联盟-2系列火箭综合发射设施的地理位置为128.2°（E）、51.93°（N），海拔274m，总建筑面积为23358m2。综合发射设施由发射台、氧气与氮气生产厂以及技术区组成，可用于进行联盟-2系列火箭的射前准备和发射操作，包括星-箭组合体的水平转运、起竖、电气测试、推进剂加注、火箭发射等操作。

东方航天发射中心技术区位于第2号发射场区，采用集中建设方案，主要用于完成所有运载火箭和航天器的测试、检查、存储和装配。目前完成建设的工程包括联盟-2运载火箭装配厂房、航天器处理与准备厂房、转运通廊、电力与燃料供给站、运载火箭级段处理与存储大楼。根据技术区的建设规划，东方航天发射中心第二期工程将在技术区的西侧为“安加拉”系列运载火箭建造一个全新的装配厂房。该厂房的建设工作将与俄罗斯新一代载人航天飞船（PTK NP飞船）处理设施同时进行，为2021年的“安加拉”火箭首飞做准备。待其全部投入使用后，技术区的总面积将达到39000m2。

发射台采用传统设计结构，包括83个结构件，由52个系统组成，包括发射系统、移动勤务塔、运输/起竖车、加注系统、电源系统、电气与液压传动遥控系统、温度和湿度控制系统、消防系统、压气站和可移动通道等。发射台通过总长为4.4km的铁路线与技术区连接。

移动勤务塔为金属结构，由376个部件组成。塔高48.3m，宽24.1m，长24.8m，质量为1600t，结构质量580t，能以12m/min的速度沿长度为140m的轨道前后移动。塔内装有吊车和升降机，可在发射倒计时至点火前为运载火箭和卫星操作提供一个防护空间和工作平台，还可用于中止发射情况下火箭的处理。塔内还装有通风设施、温控设备、排水系统，以及电气、通信、控制和电视监控系统。

俄罗斯联盟-2系列火箭发射台

4　影响分析

依靠境内航天发射场，摆脱对国外航天设施的高度依赖

目前，俄罗斯仍有接近60%的发射任务在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场进行，俄罗斯为此需要支付高昂的租金。发射任务失败带来的环境污染问题也会影响俄哈两国关系，给双边合作蒙上阴影。按照俄罗斯政府计划，到2020年左右，东方航天发射中心将撑起俄罗斯航天发射的半壁江山，从而一举扭转对拜科努尔航天发射场的长期依赖。

获得低纬地区发射优势，满足多种发射需求

东方航天发射中心选址尽量向东南布置，靠近俄中边境，取得与拜科努尔航天发射场相近的较低纬度优势，从发射点到入轨点的航程大大缩短，可以带来运载能力的大幅提升，从而利用东方航天发射中心就可以完成现有在拜科努尔航天发射场进行的航天发射任务，包括“国际空间站”载人发射任务。同时，东方航天发射中心二期项目中规划建设的“安加拉”大型运载火箭的发射平台，也将对商业客户产生巨大吸引力。另外，东方航天发射中心的东向和北向有很大的发射方位角宽度，可发射小倾角和大倾角轨道航天器，也是俄罗斯境内最具潜力的月球和火星探测器发射地点。

促进远东地区经济发展，助力人口均衡分布

众所周知，航天产业是一个综合性产业，建设新的发射场的经济辐射作用不容小觑，基础设施建设、人力资源需求、附属产业带动、国际合作深化都将对俄罗斯远东地区社会经济发展产生巨大影响。随之将吸引大量人口涌入，也有助于俄罗斯国内人口分布的区域均衡。

5　总结

2016年3月，俄罗斯正式审议通过《2016-2025年航天计划》，指出将加快建设东方航天发射中心。无疑，东方航天发射中心将在俄罗斯未来航天业中发挥重大作用。联盟-2.1a/“伏尔加”火箭在该发射中心的首次成功发射，拉开了东方航天发射中心为俄罗斯运载火箭提供发射支持的序幕。未来，东方航天发射中心将成为一个拥有学校、中高档公寓、交通便利的可供几万人工作和居住的航天城。依靠该航天发射中心，俄罗斯将逐渐摆脱对国外航天发射设施的依赖，并可通过其低纬地区发射优势而满足多种航天发射需求。

The First Rocket Launched from Russia's Vostochny Spaceport Successfully