科技馆里学航天

杨晶

“乘風好去，长空万里，直下看山河。”

随着“5、4、3、2、1”倒数，长征11号（CZ-11）海射型火箭于2019年6月5日12时06分，在中国黄海海域点火升空，将技术试验卫星捕风一号A、B星及5颗商业卫星顺利送入预定轨道。至此，中国首次海上火箭发射圆满成功，填补了我国在海上发射火箭的技术空白，为我国火箭快速进入太空提供了新的发射方式，也再次验证了中国科技、中国力量不断向上的实力。

什么是海上火箭发射？

大家可以来到中国科学技术馆的“海上火箭发射”展台近距离体验海上火箭发射。该展台通过火箭模型与发射平台实景，还原了中国首次海上火箭发射的情境，组合电动装置、视频、火箭落体实物等，使观众身临其境感受中国首次海上发射火箭的震撼，并通过多媒体互动屏展示的丰富知识与趣味性内容，动态演绎出火箭发射的全过程。

所谓海上火箭发射，就是通过在海上兴建固定或移动火箭发射平台的方式，为运载火箭提供可以在海上进行发射的条件。它由发射平台、总装指挥船（ACS）、运载火箭等部分组成。

我国长征11号运载火箭海上发射任务，采用移动式火箭发射平台的模式。该发射平台由大型半潜式驳船改装，甲板面积十分巨大，长110米、宽近80米，面积超过一个标准足球场。由它改装的发射平台，可以同时容纳火箭、各种保障车辆以及设备。同时，该发射平台具备在五级海况下的运输能力和三级海况下的发射能力。

为什么要进行海上火箭发射？

这是因为全球微小卫星产业发展迅速，产生了许多基于微小卫星开展业务应用的发射需求，特别是在大量微小卫星，如小卫星、微卫星、纳卫星等待部署的情况下，涌现出了对火箭发射的经济性、可靠性和快速响应能力的迫切需求。为满足这一市场领域的发射需求，人类开启了海上火箭发射的研究。

海上火箭发射的优势有哪些呢？

相比传统的陆上发射场，海上发射平台对周边地区的生产、生活基本不会产生干扰。通过灵活选择发射点，可以最大限度地将航区、落区分布在无人海域，从而有效避免火箭残骸对地面人员、财产等造成的风险，具有极高的安全性。同时，也因为突破对航区、落区选择的局限性，可以更加优化弹道设计，最大程度地发挥出火箭的运载能力。

根据轨道动力学规律，当目标轨道倾角低于发射场纬度时，需进行降低倾角的轨道机动。轨道高度越低，这种机动消耗的能量越多，运载火箭和航天器动力系统的能力损失就越大。对于低倾角低轨卫星发射任务，如在我国陆地火箭发射场发射，降倾角机动所需能量消耗过大。若火箭从更低纬度海上地区发射，则可免去降倾角轨道机动，减少能量的消耗。火箭还可以充分利用赤道上地球自转的附加速度，从而节省燃料；而对于静止轨道卫星则可直接发射入轨，无须耗用卫星所携带的燃料进行变轨，更加经济、便捷。

对于中高倾角发射任务，海上火箭发射平台除了移动到最佳发射位置外，还可以通过调整火箭发射方向来实现，增强了发射的灵活性和适应性。

海上火箭发射到底有多难？

海上发射好处多，难度也大。

相比陆基发射台，起伏波动的海上平台，首先要在晃动情况下确保火箭快速找到自己的准确位置，也就是海上动基座瞄准技术。目前我国的海上火箭发射平台已具备三级海况下的发射能力。

其次，为了进一步保障火箭能够正常入轨，还需要技术人员为它编制计算程序，使火箭拥有智慧的大脑。

这样才能在发射后自主校准控制飞行路线，实现“我的飞行我做主”。

另外，为了保障平台上火箭及人员的安全，长征11号运载火箭在发射船上发射，控制火箭发射则在另一艘距离该发射平台2千米的指挥船上，这就需要前后端无线远控技术来实现。

此外，考虑到海上火箭发射平台场地限制，长征11号运载火箭还以箭星组合体形式整体出厂，由总装厂经铁路、公路运输至港口，到达港口后经过两三天测试准备随即登船，再航行到指定海域后发射。

为什么要用长征11号进行海上火箭发射呢？

长征11号运载火箭为四级固体运载火箭，全长20.8米、箭体直径约2米、起飞质量58吨、起飞推力120吨，700千米太阳同步轨道运载能力可达350千克、低轨运载能力700千克。全箭由一子级、二子级、三子级、上面级和卫星整流罩等箭体结构及箭上的推进系统、控制系统、遥测系统与姿态控制系统等组成。CZ-11海射型火箭可将有效载荷发射到高度200～1000千米、倾角从太阳同步轨道到近赤道轨道范围的各种低地球轨道，为全球微小卫星提供了一种更加灵活、可靠和经济的新型发射服务。

我国首次海上发射任务之所以选择这款型号，主要因其为固体燃料火箭。在海上发射的条件下，固体燃料火箭无须临时加注的优势，可以省下很多不必要的麻烦。长征11号运载火箭可以提前填充好燃料并长期贮存，不用像液体火箭那样在发射前进行燃料加注，简化了发射流程。

长征11号运载火箭的研制与应用，为全球微小卫星业界提供了更加安全、灵活、可靠和经济的新型发射服务，以其为代表的长征火箭家族，将以更加优良的发射服务推动全球航天产业的发展。