席金合
在海上也能发射火箭?
当然能!“海射运载火箭”就是从海上发射的。
2020年9月15日9时23分,我国从停泊在黄海海域的“德渤3号”动力船上,用长征十一号海射运载火箭,采取“一箭九星”的方式,将“吉林一号”高分03—1组卫星送人预定轨道。该卫星的成功发射标志着我国海上卫星发射进入常态化时代。
一箭一次竟然发射9颗卫星
“一箭多星”是长征十一号运载火箭的独门绝技,它先后发射10次,已将51颗卫星成功送人预定轨道。
这次发射的卫星,包括3颗高分03C视频星和6颗高分03B推扫星。当这些卫星飞到一定高度后,会排队式地依次进入太阳同步轨道,与在轨的“吉林一号”卫星一起,组成覆盖面极广的观测网络,为林业、农业、草原、海洋、资源、环境等行业,提供丰富的遥感数据和地面服务。
卫星在太阳同步轨道上运行,每次经过某地上空,太阳总是挂在天空的相同位置,好像卫星随着太阳同步跟进一样。这种情况十分有利于卫星对地面开展侦察、气象观测和资源勘探等作业。因为每次的光照条件固定,便于卫星进行拍摄和观测,从而获得准确可靠的资料,并发送至地面接收站,人们通过分析研究,将其转化成有用的信息。由此,我们可以知道自己家乡森林覆盖面有多大,最近是否下雨,火灾泛滥或水灾漫延程度等,以便及时应对。
长征11号运载火箭副总指挥金鑫倍感自豪的说,一箭九星是火箭和卫星协同设计的结果。”当初的设计方案是一箭八星”,后来为提高发射效能,研制团队刻苦攻关,大大提高了火箭运载能力,最终通过一次性发射,将9颗重约42千克的卫星 布置在535千米外的轨道,实现了“打得出、布得下、分得开”的发射目标。实现这一目标,给火箭“瘦身”很关键。为了给箭体减重,研制团队将卫星支架由铝合金改为复合材料,在保证强度的同时,使火箭减轻50千克。同时,卫星的适配器等部件,也采用新型高效的复合材料制造,大幅降低整体重量,保证9颗卫星顺利升空,依次散开,有序人轨。
陆地那么大,为何要在海上发射
大家都知道,我国有酒泉、太原、西昌、文昌四大衛星发射基地,设备先进、功能齐全,已为国内外发射无数颗卫星,为何还要开辟海上发射场?
殊不知,航天发射的理想地点是赤道地带,在这里能有效利用地球白转速度。对于竖直升空的火箭,从太阳上看,则是围绕地球成螺线路径飞人太空。这是火箭随地球白转的惯性所致。就像一块石头,由疾驰的汽车上向上抛出,从地面看,则是向上前方飞出。同样,在赤道带上,由于地球白转,相当于高速行驶的车辆,火箭从那里起飞,会获得一个沿螺旋路径飞行的速度,从而提升火箭推力,节省推进剂,提高火箭运载能力,降低发射成本。同时,在赤道附近发射火箭,可以避免倾角变化消耗能量,既能提高火箭运载能力,也能有效提高卫星在轨使用寿命。
尽管文昌发射场最靠南,但距赤道还很远。如果以船舶为平台,可将火箭送到赤道附近发射。
海上发射运载火箭,还能执行重大防卫任务。未来,如果有一颗小行星向地球飞来,势必对人类造成灭顶之灾。这时,想要用航天器击落这个活动目标,若从船上发射,就如同人拿着枪在地上跑来跑去,寻找最佳位置瞄准,命中率更大。一旦熟练地掌握了这门拦截技术,应对未来核战争那就是小菜一碟。一旦哪天遭敌人核武器袭击,可采用上述灵活机动的方法,在海上发射导弹准确拦截,捍卫国家安全。
最后,从安全角度看,海上发射能避免诸多麻烦。火箭飞行中,助推器壳体和整流罩(卫星保护罩)等的分离体,会从高空坠落下来。由于落区和落时难以把控,需要大面积疏散人员,费时费力。海上发射远离了人口稠密地区,能够避免造成事故。
海上发射卫星 在哪里
人类50多年航天发射历程中,海上发射航天器的次数并不多,主要是受海洋特殊环境限制。
首先,对火箭和发射平台都有特殊要求。在船上发射,如果选用固体燃料火箭,虽然在出厂时,已将燃料固化在箭体内,发射时无须再装药,十分省事,但运载能力比不上液体燃料火箭。如果选用液体燃料火箭,运载能力不成问题,但需要将箭体拖到船上再加注燃料,操作不易。因此,无论选择哪种燃料的火箭,相对陆地发射都存在弊端,需要深入研究,趋利避害。
对发射平台而言,则需要承载吨位大、稳定性好、航行动力足、安全可靠的船舶。对此,随着我国造船技术的飞速发展,大型造船企业目前完全有能力研制大型移动发射平台。
其次,受海洋环境不良影响,海上刮起的大风大浪,对船舶的正常行驶和稳定停泊,造成一定的困难;海面升起的大雾,不但影响观察能见度,而且所带的盐分和霉菌,会腐蚀高端设备和精密仪器,导致观测
本次发射中,长征十一号火箭成功将“吉林一号”高分03-1组卫星送入535千米的太阳同步轨道,这也是我国首次实施太阳同步轨道的海上发射,意味着海上发射的轨道适应性更强。数据不准,从而引发故障;有时,不能排除蓝鲸等巨型海洋动物骚扰发射活动。这些都直接影响运载火箭设备选型和试验条件设置,在最初研制星箭设备和制订防护方案时,不能不予考虑。
还有,火箭在海上的瞄准点及方位,不像在陆地那样可提前测得,需要长时间航向保持和动态基座瞄准试验验证。此外,为防止船体被火焰烧蚀,必须利用高压气体,把火箭弹射出后再点火;并且,为了保障火箭及人员安全,必须研究解决火箭运输、火箭起竖、箭星对接、燃料加注的自动化问题,实现无人值守发射,这些都是难啃的“硬骨头”。
目前,长征十一号运载火箭研制团队正按海上发射要求,研制更大吨位的系列运载火箭,力争将1~5吨重的卫星,顺利送人太阳同步轨道,让它们承担各种勘察任务。届时,将形成陆海通用的固体燃料火箭,满足不同卫星用户的发射需求;同时,有关方面围绕远海发射,加紧研制多功能海上平台,尽快开赴赤道地带海域,接受地球自转的助力,届时可以朝着地球自转方向进行倾斜发射。
(编辑文 墨)