海上有龙腾

2019-11-07 09:32
学苑创造·C版 2019年9期
关键词:赤道稳定性长征

6月5日12时06分,黄海海域。随着一声巨响震动海天,长征十一号运载火箭冉冉升空,我国首次海上火箭发射圆满成功!那么为什么要在海上发射火箭呢?海上发射又有什么技术难点?本栗子这就来为大家解读——

长征十一号,是我国长征火箭家族首型也是唯一的固体运载火箭,全长近21米,重58吨,起飞推力120吨,可将500千克的有效载荷送入离地500公里的轨道。

此前,长征十一号已成功进行了6次陆上发射,技术成熟,可靠度高。这次试验,则填补了我国在海上发射领域的空白,为我国航天器快速进入空间提供了新型发射模式。

上天为何先下海

一般来说,火箭理想的发射地点是靠近赤道的低纬度区域。因为赤道是地球上自转线速度最高的地方,发射地点离赤道越近,就越能利用地球的自转速度,从而节省推进剂,提高火箭的运载能力。据航天专家介绍,同一种火箭,在赤道地区发射,可比在高纬度地区提高近20%的运载能力。这样就能搭载更重的卫星,同时降低发射成本。但赤道附近的陆地总是有限的,且有国界限制。而在公海上则没有这些问题。这就给海上发射火箭带来了极大优势。

安全性是海上发射的另一大优势。在每次发射火箭之前,都需要慎重选择航区和落区。要清除空域,避免火箭跟民航、船舶航线冲突;火箭助推器、整流罩等分离体的实际落区要进行人员疏散,以免造成人身伤亡、财产损失。海洋面积比陆地大得多,因此火箭的航区与落区都离人口稠密区较远,甚至还可以主动选择完全没有人类活动的区域进行发射,发射残骸直接落入海中,安全更有保障。即便不幸发生爆炸,也不会造成陆上事故那么大的影响。

还有,在海上发射火箭,发射方位角不会因躲避居民区而受限制,卫星的入轨角度更多,不仅能满足更多种使用需要,还能延长卫星的运行寿命。

海上发射的运输条件也比陆上发射更佳。在陆上只能用火车运输重型火箭,在海上则可以用大型货轮,运载能力大得多。

海上发射不简单

海上发射火箭的想法,在上世纪60年代已被提出。发射方式主要有两种。最常用的一种,是利用改装过的海上石油钻井平台发射。1964年至1988年,意大利和美国就从肯尼亚海岸的“圣马可”固定平台上进行过多次发射。另一种是潜射。俄罗斯曾将潜射导弹去掉弹头,改装成运载火箭发射卫星。但俄罗斯潜射运载火箭的次数屈指可数,有一次还失败了。

海上发射优点多,但难题也不少。首先自然是风浪带来的稳定性问题。所以海上发射平台必须吨位大,稳定性好。

比如国际知名的“海洋奥德赛”发射平台,能抵御17级大风和34米巨浪,经受得住火箭发射时的巨大喷流。“海洋奥德赛”改建自北海油田的石油钻井平台,有132米长,67米宽,重达3.1万吨。支撑它的4根大圆柱,每根直径都超过10米。平台下方还有两排浮筒,发射之前,浮筒会灌入大量海水,使平台下潜,以增加稳定性。

长征十一号使用的发射平台,则由万吨级半潜式驳船改装而来。其甲板长110米,宽近80米,可同时容纳下火箭、各种保障车辆和设备。平台搭建完成后,由拖船拖到预定海域进行发射。

除稳定性外,影响海上发射的重要因素还有天气、海况、盐雾、霉菌等,都需要完备的方案、手段去一一应对。

中国航天新征程

新的火箭发射环境——海洋,给中国航天人带来了新的技术挑战。

海上发射平台稳定性再高,也不会像陆基发射台那样不动如山,上下起伏在所难免,因此需要采用特殊的瞄准技术,以及动态条件下的发射技术,来应对海浪波动。

还有对火箭的控制和监测。在陆基发射中,控制和监测信号均通过有线通信系统传输,而海射只能用无线方式传输。长征十一号,正是国内首个采用无线测发控技术实施发射的火箭型号。火箭的飞行安全监控,以往由地面人员进行,在本次任務中则交给了火箭自身,根据飞行情况实时自主判断、调整。这是我国火箭首次进行自主安全控制。

最后,大洋之中补给能力有限,火箭的测试发射工作要越简捷越好。长征十一号不仅是长征火箭家族中最小、最快的火箭,而且燃料可提前固化在箭体内,加上精简的电气系统和卫星快速对接等技术,从发射准备、测试到完成发射,仅要24小时甚至更短时间。这次长征十一号还首次以箭星组合体形式整体出厂,运输和测试流程都大幅缩短,到达指定海域后随时可进行发射。将来,一旦发生自然灾害或突发事件,我们的火箭在极短时间内就能升空,执行应急通信、遥感观测等任务。

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