解锁发射“新姿势”——长征十一号运载火箭完成海射首秀

2019年6月5日，我国在黄海海域用长征十一号运载火箭（CZ-11 WEY号）成功完成了“一箭七星”海上发射技术试验，这是我国首次在海上进行航天发射，填补了我国运载火箭海上发射的空白，为我国快速进入太空提供了新的发射方式。

海上发射优势多

海上发射模式是除火箭陆上发射场发射、特种大型飞机平台空中发射之外，又一种新颖且高效的发射方式。火箭为何要进行海上发射呢？长征十一号运载火箭控制系统行政指挥高磊说：“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几大优势。”

首先是发射成本更低。在临近赤道的地方发射卫星，不仅能节省卫星调姿变轨的燃料，还能最大限度地利用地球自转的力量，为火箭省力，进一步提高火箭的运载能力，有效降低火箭发射和卫星运营成本。

其次，海上发射将大幅提高火箭发射安全性。此前长征火箭从内陆发射场发射前，为防止残骸掉落造成安全事故，需要提前将落区内的百姓疏散到安全地带，不但给当地百姓带来极大的不便，也增加了火箭发射的经济成本和工作难度。而海上发射可以确保火箭残骸远离人口稠密地区，掉落在广袤无人的公海海域。

到底牛在哪

海上发射与陆上发射差别非常大，由于火箭发射平台由陆地转移到茫茫大海上，海洋的新环境为长征十一号运载火箭带来了新的考验。长征十一号运载火箭副总设计师管洪仁介绍说，本次任务特点是“四新”，即技术新、环境新、流程新、模式新。

首先，陆基发射台发射时不会移动，但海上发射平台是起伏波动的，因此需采用一种特殊的瞄准技术和动态条件下的发射技术，来应对海水波动。据介绍，这次长征十一号运载火箭海上发射是在一艘经过改装的大型半潜式驳船上进行的，它的甲板面积超过一个标准足球场。

其次，对火箭的控制和监测信号在陆基发射中通过有线通信系统传输，而在海射任务中，只能通过无线传输形式来实现，这是国内首次采用无线测发控技术实施发射。

再次，以往火箭的飞行安全控制需要地面人员监测和控制，而本次任务是由火箭自身根据飞行情况，实时自主判断和实施的，这也是我国火箭实现首次自主安控。

另外，以往火箭要分几个部分运往陆基靶场，并在陆基靶场完成组装、测试，而此次发射将全箭对接、卫星对接以及测试工作前移至总装厂完成，由此带来了全新的技术流程和运输模式。这是长征运载火箭首次以箭星组合体形式整体出厂，后续还能实现火箭到港后直接登船。航行到指定海域后可随时进行发射，发射场工作流程大幅缩短。此外，在海上使用的火箭还必须适应盐雾、高湿、电磁条件复杂的海洋环境。

为什么是“长十一”

执行这次海上发射任务的是长征十一号运载火箭，它被誉为我国长征系列运载火箭家族中的海上“快响利箭”，在很多方面都是家族里的“独一份”。

2019年6月5日，长征十一号运载火箭成功完成了“一箭七星”海上发射技术试验（图/新华社）

长征十一号运载火箭是我国运载能力最小的一型长征火箭，全长20.8米，最大直径2米，重约58吨。我国普通液体火箭大多长40米以上、直径3.35米以上。

另外，与长征家族中其他兄弟都采用液体发动机不同，长征十一号运载火箭用的是固体发动机。中国运载火箭技术研究院固体运载火箭型号办公室副主任宋勇生说，固体火箭有自己的优势。

液体发动机结构复杂，工作时需要增压输送系统等配合，液体火箭运载能力强，但是由于燃料加注时间较长，一般从测试到发射整个流程需要1个月左右。固体发动机结构组成相对简单，最大的优势在于燃料被提前固化在火箭内，接到发射指令后，从测试到完成发射仅需1天甚至更短的时间，可以很好地完成自然灾害和突发事件后的应急通信及遥感观测等任务，对于民用减灾和应急处置等具有重要意义。

“小而快”、采用可提前准备的固体燃料，再加上精简的电气系统和卫星快速对接等技术，这些让长征十一号运载火箭可将最短发射准备时间缩至24小时以内。远远短于美国同类火箭3天最短发射准备时间，成为世界上发射准备时间最短的运载火箭之一。

长征十一号运载火箭低轨能力达到700公斤，700公里太阳同步轨道运载能力达到400多公斤，可以胜任近年来蓬勃发展的小型科学试验卫星与商业卫星发射任务。

研制长征十一号运载火箭的中国航天科技集团一院将这枚火箭定位为商业发射主力，在国家任务之外，承担商业公司的航天发射任务。

新时代的“捕风者”

突破历史的火箭发射，自然要有突破历史的卫星相伴。捕风一号A、B卫星作为我国首次海上发射的主载荷，同样意义非凡。捕风一号是我国第一种能够全天候探测海面风场的卫星。包括我国在内的亚洲国家一直饱受台风的侵袭，每年都会遭受严重的经济损失，甚至人员伤亡。因此研究台风的早期形成，及时预测台风活动，就成为了亚洲各国共同的目标。

然而，我们对关键的海面风场一直缺乏有效的测量手段：通过卫星云图只能测云顶风，并非海面风；通过雷达散射计只能测量50m/s以上的海风，且载荷设备较大，用于多星组网探测风场则过于昂贵。

20世纪90年代，全球导航卫星系统（GNSS）趋于成熟，科学家们发现，GNSS信号在海面发生反射时，会受到海浪影响产生不同的变化。具体来说，海面无风则反射信号均匀，海面有风则反射信号变化，风越大变化越剧烈。通过测量GNSS信号在反射时发生的变化，就能精确反推海面风场的情况，这就是GNSS-R技术。正是凭借这项技术，捕风一号在太空中大显身手。

捕风一号能够同时接收北斗和GPS（全球定位系统）的直射与反射信号，精密反演海面风场，“捕住风，捉住影”，为台风预报提供准确依据，造福人类。因为不需要复杂的主动发射装置，所以卫星设计得小巧玲珑，大大降低了成本，也为未来的全球海洋风场星座建设奠定了坚实的基础。