[科普中国]-陆地这么大，为什么还要把发射场转移到海上？

2019年6月5日12时，长征十一号海射运载火箭在黄海执行了一次海基发射任务，将捕风一号A、B卫星及五颗商业卫星顺利送入预定轨道，这也是我国首次成功实施海上运载火箭发射任务。长征十一号以“一箭七星”的方式填补了我国运载火箭海上发射的空白，这也是世界上第二个民用海上发射平台。第一个投入商业发射的海上发射平台，是1995年成立的美俄等公司共同投资的海上发射公司。在2009年至2010年破产重组之后，俄罗斯能源火箭集团以95%控股成为其主要股东，海上发射公司成立至今进行过30多次发射任务，发射成功率在90%左右。海上发射的优势和缺点海上发射最大的优势在于平台可机动部署，可选择在靠近赤道附近的海域进行发射，最大限度利用地球自转的速度将火箭送入轨道。这样可以增加运载火箭的有效载荷，同时也相当于节省了运载火箭的燃料。举个例子，海上发射公司所使用的天顶3号SL运载火箭起飞质量为462吨，地球同步转移轨道运载能力为6.06吨，这个数据与起飞质量705吨的质子M运载火箭相当。即便是起飞质量达到541吨的宇宙神V型运载火箭，地球同步转移轨道运载能力也只是多了0.8吨。换句话说，地球同步转移轨道运载能力达6吨的陆基版运载火箭，起飞质量也至少在500吨以上，而在赤道附近发射的天顶3号SL运载火箭起飞质量只需要462吨就能实现。由此看出，通过海上移动平台航行到赤道位置发射，可大大增加火箭的运载能力。除了这个优势外，海上发射可避开城市等人口聚集区，发射方位角非常大，火箭残骸可溅落在海面上。如果是传统的陆地发射场发射，那么就要考虑残骸溅落对发射场周围人口聚集区的影响。海上发射的缺点也是比较明显的，那就是火箭不宜过大，天顶3号SL运载火箭起飞质量就达到了462吨，刚刚完成任务的长征十一号火箭起飞质量在60吨左右。如果需要将更大的载荷送入轨道，海上发射就不太合适。此外，海上发射的条件和设施没有陆基发射场成熟，危险系数较大，天顶3号SL运载火箭到目前为止一共才发射30多次，海上发射平台的利用率远不及陆基发射场。我国的海上发射平台与俄罗斯海上发射平台的区别俄罗斯海上发射公司所使用的天顶3号SL运载火箭与长征十一号海射火箭最大区别在于发射方式不同。天顶火箭为热发射，而长征十一号为冷发射--—先将火箭弹射出筒到一定高度之后发动机才点火。这种发射方式与一些海基导弹相似，同时长征十一号的质量不大，冷发射方式可以实现。如果换成462吨的天顶3号SL运载火箭，那么只能用热发射了。第二个区别在于天顶3号SL运载火箭使用的是液体燃料，长征十一号为固体燃料，后者代表小型火箭的发展方向，而天顶3号SL运载火箭的液体燃料在存储和运输过程中比较麻烦，容易出事故。第三，响应时间方面不同，长征十一号火箭准备周期短，不到24小时，由于其采用固体燃料发动机，不需要燃料加注，出厂时就已经封装。第四，长征十一号采用的发射平台为简易改装的半潜船，天顶3号SL运载火箭使用的是改装后的钻井平台，发射平台为“奥德赛号”，满载排水量达到4.59万吨，相当于一艘中型航母，可抵抗17级强风和30多米的巨浪。第五，俄罗斯海上发射平台为专门针对海上发射所建造和改装的，毕竟天顶3号SL运载火箭块头巨大，而长征十一号突出的是快速反应，所以体积较小，整套发射设备可模块化转移，只需要一艘普通的大型半潜船。下一步海上发射该如何发展？海上发射是1980年代兴起的一种航天发射模式，美空军在1988年就在研究利用石油钻井平台作为火箭的发射场，并将其命名为“戈里拉”。根据美空军的设想，为了能发射起飞质量达3000吨的运载火箭，戈里拉采用110米长的海底支柱固定，最大限度减少海浪的影响。由于其不具备自航能力，需要拖船拖带航行，因此戈里拉的机动性不佳，且发射时人员需要全部撤离发射平台。戈里拉的失败也说明了海上发射不宜选用起飞质量太大的运载火箭，天顶3号SL运载火箭已经算是极限，其发射至少需要满排达4.59万吨的钻井平台。海上发射比较适合使用像长征十一号这样的固体运载火箭，准备时间短，不需要加注液体燃料。下一步可发展出可重复使用的海射版运载火箭，发射和返回全部在海上进行，最大限度利用地球自转速度，最大限度降低对发射场周围环境的干扰。长征十一号首次海上发射为我国快速进入太空提供了新的发射方式，向全世界展示出中国航天智造的强大力量。中国航天加油！作者：林文杰 航天科普作家审稿：邵相军 中科院紫金山天文台博士编辑：王波文章由腾讯科普“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自科普中国