俄罗斯“海上发射”系统发展分析

黄长梅 吴小宁（北京航天长征科技信息研究所）

1 引言

“海上发射”（Sea Launch）系统由俄罗斯民营航天公司S7航天运输系统有限责任公司（S7 Space，简称“S7航天公司”）所有并运营，是可由赤道附近太平洋海域发射运载火箭的全商业化海上移动发射场，由“奥德赛”发射平台、总装指挥船、母港和天顶－3SL（Zenit－3SL）运载火箭组成，可将6t以内的有效载荷送入近地轨道。截至目前，“海上发射”系统共完成36次商业发射，34次完全成功，1次失败，1次部分成功，完全成功率为94.4%。2014年5月27日，“海上发射”系统完成欧洲通信卫星－3B（Eutelsat－3B）后，暂停发射服务。

“海上发射”系统命运不断反转。3月17日，“海上发射”系统的总装指挥船由美国抵达俄罗斯远东港口。2020年4月1日，“奥德赛”发射平台在俄罗斯远东地区的斯拉维扬斯克港口靠岸，结束近一个月的海上航行[1]。与此同时，2020年4月10日，俄罗斯总统普京与国内航天领域负责人召开视频会议时，再次督促要加强国企与私企的合作，制定相应政策，吸引民间资本参与航天活动[2]。俄罗斯媒体报道称，俄罗斯国家航天集团（ROSCOSMOS）会后立即委托其下属各专业单位，开展海上发射平台未来商业运营的可行性评估。但仅仅过了两星期，4月23日，俄罗斯S7航空航天集团总经理费列夫在接受《生意人报》采访时却表示，疫情对集团的航空业务造成严重影响，且“海上发射”系统的恢复成本远超预期，因此将暂时停止发展相关项目，并直至时机成熟[3]。然而，8、9月期间，俄罗斯副总理尤里·鲍里索夫与俄罗斯航天国家集团总经理德米特里·罗戈津均在不同场合高调表示，正在联合评估“海上发射”系统用于发射联盟－5（Soyuz－5）和联盟－6火箭发射的恢复成本[4]。

2 发展历史

“海上发射”系统的诞生与当时国际航天产业发展形势紧密相关。因冷战政策，苏联航天企业几乎无法参与国际航天项目，而冷战结束后，继承苏联大部分航天遗产的俄罗斯宇航企业获得了新的机会。1993年，俄罗斯能源科研生产联合体（现名为能源航天集团）时任总经理谢梅诺夫在前往美国参加会议时，首次提议希望与美方开展合作，建设海上发射场。与此同时，美国波音公司（Boeing）也希望能够在商业发射领域获得更多的市场份额。两家企业一拍即合，希望打破“阿里安”（Ariane）火箭在商业发射市场一家独大的局面。

通过多轮谈判和方案论证，海上发射公司最终于1995年成立，项目启动资金35亿美元。美国波音航空航天公司（Boeing Commercial Space Company，波音公司的子公司）占股40%；俄罗斯能源航天集团占股25%；乌克兰南方设计局占股5%；乌克兰南方机械制造厂占股10%；挪威阿克克瓦纳船舶制造公司（AkerKværner）占股20%。波音公司为总集成单位，负责有效载荷模块的研制、母港岸上系统的组织和建设，以及市场营销和客户开发。能源航天集团为火箭部分的总集成单位，研制并批产DM-SL上面级，负责火箭射前准备、发射、飞行自动控制系统及测量系统设计。阿克克瓦纳船舶制造公司负责船舶部分：将原来用于石油开采的海上平台改造为发射平台，制造总装指挥船，并负责船舶运营。南方设计局和南方机械制造厂负责天顶－3SL火箭的设计、制造和总装。

1999年起，“海上发射”系统开始发射商业载荷，但运营并不顺利，海上发射公司现金流出现问题，遭遇破产重组。根据公司提交的申请，其股票市值为1～5亿美元，债务为5～10亿美元。有媒体分析显示，公司亏损原因是没能保证完成计划的发射密度。最初计划每次出海完成2次发射任务，但实际执行过程中，每次出海仅能发射1枚火箭，导致运营成本增加。波音公司和阿克克瓦纳船舶制造公司选择不再注资，海上发射公司无法获得足够的周转资金。2009年6月22日，海上发射公司宣布破产重组。2010年7月末，海上发射公司控制权交给能源航天集团。能源航天集团持股95%，波音公司持股3%，阿克克瓦纳船舶制造公司持股2%。

俄乌政治危机再为海上发射平台添设新路障。海上发射公司重组之后，发射平台继续运营，并在2011－2014年完成6次发射任务。2014年8月22日，乌克兰东部爆发武装冲突，俄乌全面停止航天领域合作，海上发射公司宣布2015年6月之前暂停发射活动。但随着俄乌关系的持续紧张，天顶-3SL火箭制造任务无法协调，能源航天集团放弃继续运营平台，并开始与各国航企谈判，出售“海上发射”系统。

俄罗斯大型私营航空公司S7集团（后更名为S7航空航天集团）欲进军航天领域，与能源航天集团达成收购协议。S7航空航天集团注册成立S7航天公司，并于2016年9月27日与海上发射公司签订总价1.5亿美元的总装指挥船、“奥德赛”发射平台、火箭发射装置、母港地面设备和“Sea Launch”商标收购合同。整个交易几经周折，终于在2018年4月完成交易的全部程序。

但被收购的“海上发射”系统面临新的挑战。俄罗斯航天国家集团曾允诺S7航空航天集团，可在完成收购后的一段时间内继续使用“天顶”火箭，执行发射任务。而随后俄罗斯航天国家集团换帅，主管军工的副总理换人，都使得“天顶”火箭完成跨国总装的希望变得更加渺茫。

3 系统概况

“海上发射”系统是迄今为止现代化程度最高的海上发射场，首次实现了由地球任意海域发射火箭的目标，具有很强的机动性和经济性。“海上发射”系统由“奥德赛”发射平台、总装指挥船、“天顶”火箭、母港及相应设备组成[5]。

“奥德赛”发射平台由钻井平台改装而成，在结构上由2个加长趸船、10个直径为7～13m的立柱组成。每个立柱下方由5个水平横梁固定，还有额外的对角横梁可保证结构刚度。平台壳体包括主甲板、上甲板、发射甲板。发射甲板上为发射台、火箭存放库、平台运动控制主指挥台和直升机停机坪。生活区有可容纳68人的船舱、会议室、休息室、厨房、食堂、食品仓库，并配备了救生、防火安全系统，用于应对发射事故。

位于母港的总装指挥船和发射平台

总装指挥船由阿克克瓦纳船舶制造公司专门为“海上发射”系统设计建造，1997年完成。总装指挥船可同时运输和贮存包括火箭和有效载荷模块在内的3套运载系统。在总装指挥船上完成的工作与陆上发射场技术区基本相同，包括火箭各级段装配，火箭与整流罩和有效载荷对接，火箭和有效载荷的所有系统全套联试，上面级推进剂组元和气体加注等。同时，总装指挥船还是火箭射前准备和发射时的控制中心，配有上面级飞行控制指挥中心，遥测数据接收和处理系统。射前，工作人员撤离发射平台，返回总装指挥船，通过无线电实现发射准备控制。

母港离旧金山较近，是位于距长滩市不远处海港内的人工堆积码头，曾是美国的军事基地。母港由有效载荷模块准备厂房、火箭级段和上面级贮存厂房、办公楼及其他厂房组成。母港的任务是贮存由俄罗斯和乌克兰运来的火箭部件，以及由美国运来的有效载荷模块。在母港可进行发射平台的液氧、煤油和气体加注，发射平台和总装指挥船在此停泊和前往发射点。火箭由总装指挥船向发射平台的转载任务也在母港码头完成。

“海上发射”系统采用的天顶－3SL火箭由两级型火箭天顶－2S、DM-SL上面级和有效载荷模块构成。由于火箭需从海上移动发射平台发射，因此对火箭进行了改造，以适应新的发射环境。

4 “海上发射”系统的火箭备选方案

对于“海上发射”系统来说，目前最主要的问题不是营销和开发客户，而是发射平台原本采用的火箭由乌克兰生产。在俄乌关系全面紧张的形势下，“天顶”火箭的制造和装配无法协调，而俄罗斯国内没有合适的火箭用于“海上发射”系统。下面按时间顺序介绍曾经讨论过的火箭方案。

“天顶”火箭

“天顶”火箭凭借其高可靠性、低成本和无人值守发射的特性，在“海上发射”系统项目调研时就被选中。自1999年，“天顶”火箭共由海上平台完成36次发射任务。“天顶”火箭由乌克兰南方机械制造厂总装，但包括RD-171发动机和控制系统在的70%部件由俄罗斯配套。在海上发射平台收购完成后，S7航天公司宣布会继续采用“天顶”火箭执行发射任务，直至俄罗斯本国出现合适的运载火箭，并于2017年4月宣布，签署了12枚“天顶”火箭的购买合同。但2019年，俄罗斯媒体报道称，S7航天公司已打算终止合同，主要原因是得不到俄罗斯政府方面的支持，因此俄罗斯企业无法向乌方提供“天顶”火箭制造所需的配套设备。

天顶-3SL火箭

联盟－5火箭

联盟－5火箭为俄罗斯在研中型运载火箭，能源航天集团为总体设计单位，进步航天中心承研，采用两级构型，近地轨道运载能力可达17t，计划于2023年完成研制，2024年由拜科努尔发射场首飞。俄罗斯曾表示，未来将由联盟－5火箭接替“天顶”火箭，由“海上发射”系统发射。但与此同时，S7航天公司时任总经理谢尔盖·索波夫曾表示，联盟－5火箭无论是技术指标，还是价格，都不满足公司的要求。根据市场需求，海上发射平台的地球同步轨道运载能力应达到3.2t，猎鹰－9（Falcon－9）、阿里安－62和“伏尔甘”（Vulcan）火箭均满足该指标，但联盟－5火箭无法实现。

安加拉－A3火箭

安加拉－A3是赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心新研系列火箭之一，为中型运载火箭，芯一级捆绑2枚通用火箭模块作为助推器，采用液氧煤油推进剂。但在论证安加拉－A3火箭海上发射时遇到的问题是：首先，安加拉－A3火箭从未开展过飞行试验，发射安全性尚未得到验证；其次，如果将安加拉－A3火箭用于海上发射平台，需要对发射平台或火箭本身结构进行较大调整，成本较高。

联盟－7火箭

联盟－7火箭因S7航天公司得名。根据计划，S7航天公司希望通过对俄罗斯现存NK33和NK43发动机进行改进，并基于联盟－5火箭研制一级可重复使用的联盟－7运载火箭，降低发射成本，赢得商业发射市场。NK33和NK43是在苏联时期由库兹涅佐夫萨马拉科学技术综合体研制，用于N1-L3载人登月计划，可重复使用。S7集团表示，希望购买36台该型库存发动机，以及相关文件、工装和技术储备，并在俄罗斯萨马拉市组建发动机制造厂。

联盟－6火箭

联盟－6火箭计划在重型运载火箭“叶尼塞”（Enisei）项目框架下研制，采用两级构型，未来将作为重型运载火箭的芯一级，主发动机采用RD-180发动机。根据2020年4月11日俄罗斯媒体报道的最新消息，俄罗斯航天国家集团表示，拟研制联盟－6火箭以替代“天顶”火箭，用于海上发射平台。负责俄罗斯火箭在国际发射市场推广的宇航总发射服务公司（GK发射服务公司）受托，通过对比分析东方和拜科努尔发射场，评估“海上发射”系统竞争力。进步航天中心负责研制联盟－6火箭，评估火箭研发、批产和发射准备的成本。地面基础设施运营中心受托评估“海上发射”系统的维修费用、基础设施建设费用，以及系统维护规模。俄罗斯航天国家集团的玛瑙总体经济研究院（Agat）负责提供海上发射项目恢复的经济技术论证。

5 结语

“海上发射”系统的诞生是国际商业发射领域合作的一次全新但并不成功的尝试。来自美国、俄罗斯、乌克兰和挪威的5家企业，利用自己在各个领域的优势，通过贷款和融资建成了无论是在技术上，还是在管理上，在今天来看依然比较先进的“海上发射”系统。但作为商业发射项目，“海上发射”系统又没有达成最初的盈利目标，除了每次发射前的转运周期较长、人员协调繁琐等限制性因素外，最重要的是没有实现一次出海完成多枚火箭发射的既定目标。

“海上发射”系统未来的发展仍然面临巨大挑战。在收购完成之后，“海上发射”系统由美国转移到俄罗斯远东待命，但S7航空航天集团因疫情导致的发展危机和悬而未决的火箭选择，都使得“海上发射”系统的后续发展举步维艰。俄罗斯政府部门和航天国家集团虽然积极介入，企图把“海上发射”系统用起来，但巨额的系统修复成本，较长的火箭研制周期，仍然是项目发展的“拦路虎”。在疫情和原油价格下跌的双重打击下，“国家队”未必能找到有效的解决方案。