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海上发射,日益临近!我们为什么要选择海上发射?

2019-10-15来源:旅人网

为什么要选择海上发射?

海上发射的运载火箭与其他火箭有什么不同?

海上发射,日益临近!我们为什么要选择海上发射?

天顶运载火箭从海上发射平台上发射升空

火箭为什么要去海上发射?

运载火箭发射的任务目标是将有效载荷可靠、安全、经济地送入预定轨道。一般来说,与在陆地进行运载火箭发射相比,海上发射运载火箭具有三大优势。

一是海上发射为提高火箭的运载能力提供了可行条件。

一般情况下,海上发射平台可以在海上进行大范围的移动,而理想的发射地点是靠近赤道附近的低纬度区域。如果运载火箭在赤道附近发射,就能够最大限度地利用地球自转速度,节省火箭推进剂的消耗量,从而提高火箭的运载能力。这就意味着,同等起飞规模的运载火箭在赤道附近发射,就可以具有更高的运载能力,从而降低单位质量有效载荷的发射成本。

二是海上发射有利于运载火箭执行特殊轨道发射任务。

随着信息技术的发展,人们对海上探测提出了更高的要求,小倾角卫星可以实现对某一地区的高频次重访,有利于数据的获取。如果火箭从赤道附近发射,可以避免卫星轨道倾角变化所导致的能量消耗问题,既能提高火箭执行该类任务的运载能力,也可以有效提高卫星的在轨寿命。

三是海上发射将大幅提高火箭发射的安全性。

对内陆发射火箭而言,落区安全是发射任务设计中的重要因素。首先,落区的选择会影响火箭的运载能力,而海上发射对火箭的发射轨道设计更加方便。其次,在陆地发射过程中,工作人员需要对火箭助推器、一级和整流罩等分离体的实际落区进行人口疏散,确保不发生安全问题,而对于海上发射而言,由于海面远离人口稠密地区,火箭落区可选择的范围很大。

海上发射的前世今生

海射火箭的构想由来已久,发展至今已经有50余年的历史。这50年间,海射火箭大体经历了3个发展阶段:

第一个阶段是圣马科发射场阶段。

圣马科发射场位于非洲东部肯尼亚东海岸的恩格瓦纳海湾,距海岸4.8公里,由意大利政府委托罗马大学航空与航天研究中心筹建并管理使用。该发射场处于南纬2.9度、东经40.3度的位置,是距赤道最近的一个航天发射场,同时也是世界上惟一一个海上发射场。

圣马科发射场于1966年投入使用,最初用于发射美国研制的侦察兵运载火箭,主要搭载探险者号轨道探测器、空间电火箭试验卫星以及军用卫星,同时也为欧洲国家发射一些科学探测和试验方面的卫星。

圣马科发射平台包括两个不同类型的平台:一个是作为火箭的发射台,另一个是控制发射的指挥所。圣马科发射场的成功,验证了运载火箭海上发射的可行性,突出了海射火箭高效率、低成本等优势,同时为海上发射公司的成立提供了参考信息。

第二个阶段是海射公司阶段。

1995年,美国波音公司、挪威克瓦纳集团、乌克兰南方设计局和俄罗斯能源火箭公司共同出资组建了海上发射公司(以下简称海射公司),也是目前世界上唯一提供海上发射服务的公司。

在海射公司中,美国波音公司负责整体系统集成和有效载荷整流罩,俄罗斯负责海射天顶号运载火箭第三级,乌克兰南方设计局负责海射天顶号运载火箭的一二级,挪威克瓦纳集团则负责发射平台。另外,美国波音公司还负责具体执行技术管理工作。

海射公司的海上卫星发射平台被称作“奥德赛”,卫星和运载火箭装载到奥德赛平台后就会驶离美国加州港口,进入太平洋近赤道海域地点进行发射。

1999年3月,海射公司成功发射了第一枚运载火箭,此后陆续执行过几次商业发射任务,但是成功率并不高,商业运行也不顺畅。由于债务问题、发射失利以及其他诸多问题的困扰,2009年6月22日,海射公司宣布破产。

2010年,海射公司得到了重组。重组后,俄罗斯能源火箭公司占公司股份的95%,美国波音公司占3%,挪威克瓦纳集团则占2%。

重组后,海射公司继续进行商业卫星发射活动,然而2013年搭载荷兰“国际通信卫星-27”的天顶-3SL运载火箭从太平洋海域发射升空时,由于火箭一级发动机关闭,导致火箭坠入发射平台附近的海域,这次事故给了海射公司重重一击。

有数据显示,自首飞开始至2014年,海射公司共执行36次发射任务,其中32次成功,1次部分成功,3次失败,成功率为88.89%。

第三阶段是S7 Space公司阶段。

由于俄罗斯与乌克兰的紧张关系以及其他原因,海射公司业务于2014年暂停,并于2016年进行项目销售谈判。

2016年9月,俄罗斯S7 Space公司成为海射公司的所有者,包括海上发射指挥船、奥德赛号发射平台、地面设备以及海射公司包括商标在内的知识产权。

S7 Space公司打算于2019年12月到2022年间,用海上发射的浮动发射平台进行12次发射。第一次发射定于2019年12月举行,2020年计划举行3次发射,2021年与2022年各安排4次发射。该公司计划在15年内进行70次商业发射。

海上发射关键要素何在?

海射火箭因其特有的技术优势和发射适应性,受到国内外航天领域的广泛关注,那么发展一型海射火箭的关键要素有哪些呢?

首先,要有一枚火箭和一个海上发射平台。

对火箭而言,如果选用固体运载火箭,则具有操作使用方便等优势,但是运载能力受限;如果选用液体运载火箭,发射适应性更强,但是操作使用必然复杂。因此,固体和液体火箭都是可行的选择,只是研制难度不同而已。对发射平台而言,则要求发射平台吨位大、稳定性好,能够适应火箭发射环境。随着造船技术的发展,目前大型船舶企业具有足够的技术储备开展海上移动发射平台研制。

其次,海洋环境的适应性是需要着重考虑的问题。

在海上发射的过程中,运载火箭需要承受海洋运输环境、自然环境、海况影响,尤其是盐雾、霉菌等自然环境的影响。

第三,假如运载火箭是在陆地发射场地面垂直发射,那么瞄准点及方位均可以提前测得。

在海上发射,需要开展长时间的航向保持、动态方位传递等动基座瞄准技术研究及试验验证。

最后,解决火箭运输、起竖、对接、加注当中的自动化问题。

火箭位于发射平台上,为了保障平台上的火箭及人员的安全,在组织发射过程中,就需要研究解决火箭运输、起竖、对接、加注当中的自动化问题,优化测试发射程序,实现无人值守发射。

陆地、海洋、天空,不同的发射方式为运载火箭提供了多样性的进出空间解决方案。如果解决好关键技术问题,能够提供更具适用性的发射服务,那么海射火箭值得期待。

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