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中国为何选择海南文昌建卫星发射中心?原因在这儿

来源:网络整理 作者:科技新闻网 人气: 发布时间:2018-05-23
摘要:文昌的地理纬度低,距离赤道近,定轨于赤道上空的地球同步卫星在发射后的变轨过程将更加简单,省下的燃料可以让昂贵的卫星在太空中多工作两年。 未来,发射嫦娥

  文昌的地理纬度低,距离赤道近,定轨于赤道上空的地球同步卫星在发射后的变轨过程将更加简单,省下的燃料可以让昂贵的卫星在太空中多工作两年。 未来,发射嫦娥五号返回式探月飞船、火星探测器等深空探测器和空间站舱段等大型载荷时,地球的“助力”将让发射变得更高效。

  为什么要在海南文昌建航天发射中心?

  2016年6月25日,随着中国新一代中型运载火箭长征七号发射成功,“中国文昌航天发射场”的名字也出现在了公众的视野中,成为继酒泉、太原、西昌之后中国第四个航天发射中心。

  可能有人要问,为什么会是文昌?和其他三个发射场相比,它究竟有何优势?四个发射场之间有没有什么特别的航天任务分工?接下来,我们为大家一一揭晓答案。

  在长征5号、长征7号火箭刚开始研发时,火箭体积与发射场位置间的矛盾就开始暴露出来了:中国之前使用的酒泉、太原、西昌三个发射场都处在中西部内陆之中,火箭在东部地区的厂房中制造完毕后,必须通过铁路将一节一节的火箭运输到发射场去。要提高火箭的运载能力,火箭的体积必须增大,但铁路隧道无法允许直径比长二、长三的3.5米更大的火箭通过。于是,决策者们将目光投向了祖国的南海,决定在海南文昌修建新的发射场。

  实际上,在上世纪70年代,海南就已经入围当时发射场设置地点的备选名单。但因为当时中国海空军力量薄弱,周边形势又比较紧张,沿海发射场易遭敌人袭击,航天部门才不得不将发射场设在了戈壁滩中。

  现在,得益于强大的国防,我们显然不用再担心外部威胁。在文昌发射场建成后,直径超过5米的大型火箭在天津的厂房生产完毕,可以通过轮船运抵文昌,体积不再受限。

中国为何选择海南文昌建卫星发射中心?原因在这儿

(文昌航天发射场卫星图。图左上方为火箭总装厂房,左下方为几个发射塔。厂房和发射塔间是火箭转运的轨道。图片右边即为海岸线。)

  另外,航天器由火箭发射时,必须加速到第一宇宙速度以上,才能成功进入轨道而不至于掉落地面。尽管地球自转一圈的时间在世界各地都是一样的,但纬度越低的地区,离地球自传轴越远,实际的自转速度就越快。就像航母在放飞舰载机时一般要逆风全速航行,以给起飞的舰载机助力一样,发射场的地理纬度越低,就能从地球这个“超级航母”中获得越多的起飞速度,从而节省自身的燃料。

  酒泉、太原、西昌发射中心的地理纬度分别为北纬41度、38度和28度。如果大家仔细观察以往的发射新闻,就会发现嫦娥系列探月飞船、各类运行在地球同步轨道的通信卫星等航天器都是从纬度最低的西昌发射的。这是因为这些航天器的轨道高度比较高,最需要地球自转“助力”。

  而文昌的地理纬度为19度,比其他三个发射场的地理纬度都低。据计算,同一枚火箭在此地发射有效载荷的能力可以较西昌提高10%~15%。同时,由于距离赤道更近,定轨于赤道上空的地球同步卫星,在发射后的变轨过程将更加简单,省下的燃料可以让昂贵的卫星在太空中多工作两年。

  未来,发射嫦娥五号返回式探月飞船、火星探测器等深空探测器和空间站舱段等大型载荷时,地球的“助力”将让发射变得更高效。

中国为何选择海南文昌建卫星发射中心?原因在这儿

(中国四个航天发射基地的位置)

  再者,火箭发射后,需要不断丢弃完成工作的部分。同时,一旦火箭在发射过程中出现意外,也有可能坠落地面。为了减少这些情况可能造成的人员伤亡和财产损失,火箭从发射场起飞后必须尽量向人烟稀少的方向飞行。

  在内陆地区发射场执行发射任务时,火箭的发射方向不可避免的要受到附近人口密集地区的限制,必要时还要疏散附近居民。而文昌发射基地正东和正南都是大海,火箭起飞后可以选择的起飞方向较宽。火箭工作过程中,第一级将脱落于东沙群岛附近海域,第二级将脱离于南太平洋海域,基本没有安全风险。

  除了以上介绍的先天优势外,文昌发射场还实现了中国火箭发射模式的全方位升级。

  1.采用新的发射活动平台,火箭可以直接发射了

  以往,中国的大部分火箭采用的都是“分级转运、垂直总装、垂直测试”的发射准备模式,火箭和卫星在到达发射场后,先分别进行测试,再一件一件地运到发射塔,像搭积木一样自下到上拼装,最终在发射塔上组成准备发射的完整火箭。之后,再进行整枚火箭的发射准备工作。

  这样可以把火箭总装的装置与发射塔合二为一,降低了建设成本,是一种性价比较高的选择。但在这种模式下,一枚火箭长期占据发射塔,发射场在一段时间内能够发射的火箭数量受到限制,火箭总装作业也容易受天气条件影响。

  在文昌发射场启用之前,承担着载人航天任务的长征2F火箭采用了“垂直转运、垂直总装、垂直测试”的三垂方法,火箭先在酒泉基地总装厂房中完成总装、测试,再转运到发射塔发射,缩短了准备时间,提高了可靠性。但长征2F火箭在转运时需要先“关机”,断开与总装厂房测试控制设备的连接,待转运到发射架后,再与发射架的另一套测试控制设备连接后“开机”,才能发射。

  而文昌发射场除了保持三垂方式外,还采用了新的发射活动平台来进行火箭转运。

  在厂房中,火箭的总装测试都是在发射活动平台上完成的。从厂房转运到发射塔的过程中,火箭通过脐带塔与活动平台保持连接。火箭可以保持“开机”状态转运到发射架,直接从活动平台上发射。火箭从转场到发射的时间最多可以缩短到一天半,还大大降低了转运过程中火箭状态出现异常的可能,从而实现每年4枚长征五号、5-6枚长征七号的发射能力。

责任编辑:科技新闻网
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