航天发射场选址竟然要“开地图炮”？！

许多热爱航天的小伙伴们都有这样一个心愿，想要去现场观看一场航天发射，感受发射场实地的热烈气氛。然而，发射场通常远离城市，并不容易到达。为什么发射场大都建在人迹罕至的地方呢？本篇，为大家讲讲发射场选址的讲究。

长征二号F运载火箭发射（来源：《梦圆天路》）

要选址，首先一点当然是地理位置了，具体来说，也就是经度和纬度。对发射场而言，更重要的是考虑纬度，这是为什么呢？

我们知道，由于航天器的发射平面是一个包括发射点、发射方向以及发射轨道的，过地心的平面，基本上与航天器的初始轨道平面相差不大。这里，我们就将航天器的初始轨道平面近似看做是发射平面。那么，航天器发射点纬度越高，它的初始轨道平面与赤道平面之间的夹角也就越大，这个角度被称为轨道倾角。

轨道倾角示意图

发射地球静止轨道航天器时，由于目标轨道，也就是地球静止轨道的平面与赤道面重合（轨道倾角为0°），所以，发射点纬度越高，即在离赤道越远的区域发射时，初始轨道平面与赤道平面夹角也越大，轨道倾角越大。在这种情况下，要想使卫星轨道平面与赤道平面重合，就需要比在低纬度发射卫星时消耗更多的推进剂来调整轨道位置。

地球静止轨道平面与赤道平面关系示意图

可见，在纬度更低的位置发射地球静止轨道航天器可以节省更多的推进剂。而对于目标轨道的轨道倾角本身就大的航天器，例如极轨道航天器，选择在高纬度地区发射的优势更多。

目前，国际上最理想的发射场是法国的圭亚那航天发射场，位于南美洲库鲁地区。此地纬度低，不仅能够缩短地球静止轨道航天器从发射点到入轨点的航程，而且从这里发射的航天器变轨所需的能量更少，提高了航天器的有效载荷能力，因而发射地球静止轨道的航天器是十分有利的。

法国的圭亚那航天发射场（来源：《戈壁天港》）

在低纬度建立发射场还有一个好处，那就是可以在发射时使运载火箭获得一个助力，从而提高火箭的运载能力。由于这个助力来自于地球自转，当发射与地球自转周期相同的地球同步轨道卫星时，这个助力的优势更加明显。

地球每天自西向东进行自转，每小时转动约15°。所以，与地球相对静止的地球万物，都自带着一个运动速度。在地球的赤道上，物体的这个运动速度相对而言是最大的，约有465米/秒。尽管看上去与航天器需要逃逸的第一宇宙速度，即7.91千米/秒相去甚远，但对火箭的运载能力来说却是助益良多。

宇宙速度示意图

除了发射场自身地理位置，发射场周边的地理环境是否适宜建造发射场，是否会造成人员财产的损失和破坏也是建立发射场时需要着重考虑的。这是因为，发射活动本身是可能产生许多危害和破坏的，例如火箭推进剂生产制造和运输过程中对环境的污染，发射时的噪声以及火箭各级分离落至地面产生的破坏，再加上发生发射事故时可能产生的各种危害等。

这就需要在发射场选址时考虑到所选位置周边，以及以后发射的火箭航向是否尽量避开了人口密集的城市、重要的工业设施、繁忙的飞机航线等。那么，从这个角度来看，建在内陆的发射场显然更容易受到各种地理因素限制，能够发射航天器的方向范围较小，而海边或海岛上的发射场因为受到的地理因素限制小——周边及火箭航向大多为海域，也就能够更大范围地发射航天器。

可见，海滨发射场在地理条件上是十分有优势的。目前，我国也拥有了自己的海滨发射场——海南文昌航天发射场，大大地提高了我国火箭的发射范围、运载能力以及人员财产安全。未来，我国的探月工程三期、空间站工程以及火星探测都将从文昌航天发射场出发，拓展出中国航天探索的新领域。

海南文昌航天发射场

我们上面所说的地理因素，实际上只是自然条件对发射场选址的制约之一。除此之外，自然条件对发射场选址的制约还有：

地质符合发射场工程建设和施工条件，地质自然灾害少的地区；

地形地貌有利于工程建设和各种设施设备的布局，对跟踪测量的限制小的地区，载人航天发射场还需要考虑到是否利于搜索救援航天员；

极端天气过程少，一年中可进行发射的时间长的地区；

能够提供人员正常生存所需的条件，避开水质差、自然或人为污染严重的地区。

除了上述因素之外，发射场选址还要考虑到测控站的布设，做到不影响对火箭和航天器的测量和控制，同时充分利用已有测控网，尽量少设新站点，更大程度地利用现有资源，减少浪费。

嫦娥二号任务测控系统布局示意图（来源：《绕月探测卫星飞行控制》）

未来，发射场将会综合发展，以适应更多的商业需求。那时，发射将不再是发射场的唯一用途，旅游、科教、文化也将在此开花，为航天事业贡献出新的力量！

参考文献/

[1]周凤广，徐克俊，万全，等.戈壁天港[M].中国宇航出版社，2011.