火箭為什麼要在海上發射?馬斯克:這是飛船和火箭的未來
2020 年9 月15 日9 時23 分,我國長征十一號運載火箭發射升空,通過“一箭九星”將“吉林一號”高分03-1 組衛星順利送入535 公里的太陽同步軌道。“吉林一號”高分03-1 組由3 顆視頻成像模式衛星和6 顆推掃成像模式衛星組成。其中就包括了“央視頻號”衛星和大兒童們一直盼望著的“嗶哩嗶哩視頻衛星”。
當天,嗶哩嗶哩視頻衛星還發布動態稱:
我在太空,感覺良好。
再來回顧一下那些激動人心的場面。
火箭起豎。
發射升空。
誒等等,這發射台,怎麼感覺在海上?
的確,此次長征十一號運載火箭在黃海海域發射升空。這是我國第二次成功實施海上發射任務,也是首次真正意義上的海上商業化應用性發射。
可以說,中國航天已經具備了穩定高效的海上發射能力。
那麼,為什麼要在海上發射呢?
為什麼選擇海上發射?
地理上有個詞叫“區位條件”,指一個地區本身的條件、特點、屬性等,是一種包括自然資源、地理位置、經濟、科技、政治、文化等多方面的綜合性概念。
建設一個航天發射場,需要滿足的區位條件一般是:緯度低、人煙稀少、地勢平坦、視野開闊、氣候和氣象條件適宜,有時還要保證發射方向的主動段航區上沒有大城市或重要工程等等因素。
相信很多人都知道,我國有酒泉、西昌、太原、文昌四大航天發射場,它們半個多世紀以來見證了我國航天事業的蓬勃發展。
而隨著陸上發射的不斷成熟,我國海上發射技術也開始佈局。
海上發射,其實是出於以下幾點考慮:
第一,提升火箭運載能力。
一般來講,海上發射平台更接近赤道附近的低緯度地區,火箭能夠充分利用赤道上地球自轉的附加速度,從而節省燃料,運載能力則會得到提升。
第二,提升火箭發射安全性。
火箭升空一段時間後助推器等“殘骸”會掉落,最壞的情況是發射失敗火箭墜落,而海上發射平台周圍人口稀少,很大程度上保障了安全。
第三,增加靈活機動性。
海上發射平台更容易大規模移動,任務適應性好,可通過靈活選擇發射點和航落區滿足不同軌道有效載荷的發射需求。
比如此次的火箭發射任務就用到了下面這艘“德渤3 號”動力船作為發射平台。
“我們的太空”在知乎上對這艘特別的船進行了介紹:
總長近160 米、寬近40 米、載重約2 萬噸、時速每小時20 多公里,由全電力推進,具有快速調載功能。
當然,除了上述優勢外,海上發射也不可避免地面臨著一些影響因素。相比陸地,海上發射場受海況等自然環境的影響更多。
我國首個海上發射母港
2019 年6 月5 日,長征十一號運載火箭在黃海海域以海射方式實現“一箭七星”,我國首次固體運載火箭海上發射技術試驗成功。
當天,國家航天局在新聞稿中表示:
本次試驗採用長征十一號海射型固體運載火箭,以民用船舶為發射平台,探索了我國海上發射管理模式,驗證了海上發射能力。
9 月15 日,再次以海射方式出征的長征十一號運載火箭其實是在位於山東海陽(隸屬於菸台市)的“東方航天港”完成了發射任務。
2019 年7 月30 日,就在我國首次海上發射技術試驗不久後,我國首個海上發射母港東方航天港的建設工程啟動。
今年4 月,東方航天港項目開工。
至此,旨在推動海上發射高頻化、常態化、系統化的東方航天港終於實現了首次海上應用發射。
對於東方航天港建成後的潛在發射能力而言,長征十一號運載火箭副總指揮金鑫初步透露:
在有任務需求的情況下,一個月可實現10 次發射。
“飛船和火箭的未來”
放眼全球,各國都在不斷推進海上發射技術。
這裡不得不提到一家公司——世界上唯一提供海基發射服務的“海上發射公司”(Sea Launch)。
- 1995 年,美國波音公司、烏克蘭南方公司、俄羅斯能源科研生產公司和挪威克韋爾納公司共同投資成立了Sea Launch。
- 1996 年8 月,該公司海上發射平台開始施工。
- 1997 年6 月,主體平台竣工。
- 1999 年3 月27 日,發射了第一個驗證衛星。
- 1999 年10 月9 日,發射了第一個商業衛星。之後,該公司發射的運載器有效載荷基本都是通信衛星。
不僅是 Sea Launch,SpaceX 公司也將目光聚焦於海上發射。
今年6 月,外媒稱SpaceX 發布了一條離岸運營工程師職位的招聘信息:
設計和建造可操作的海上火箭發射設施。有在海上生活、工作或有海上/離岸行業經驗者優先。
對此,SpaceX CEO 伊隆·馬斯克(Elon Musk)在推特上解釋,發射場距離陸地要足夠遠,發射和著陸時才不會擾民。SpaceX 也可能會在2-3 年內借助海上發射台進行飛船試飛。
【SpaceX 海上發射台概念圖】
不可否認的是,中國海上發射常態化時代真的要來了,正如Elon Musk 所說:
海洋太空港是星際飛船及其運載火箭的未來。