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眾所周知，大型火箭一般都是從陸地上發(fā)射。隨著科技的發(fā)展和用戶需求的提高，一種新的火箭發(fā)射方式——海上發(fā)射，應(yīng)運而生。2019年6月5日，在我國無垠的黃海海域，乳白色的長征十一號運載火箭矗立在巨型海上發(fā)射平臺上，發(fā)動機轟鳴，尾焰閃爍。在海浪翻滾中，火箭騰空而起，直入云霄，正式拉開了中國運載火箭海上發(fā)射的序幕。不斷帶給世人驚喜的中國航天，將沿著海上“天路”再起航。

中國航天首次海上發(fā)射引發(fā)世界關(guān)注——

奏響中國航天“海之歌”

■解放軍報記者 鄒維榮 韓阜業(yè)

△圖片由作者提供

海上發(fā)射優(yōu)勢明顯

近些年，中國航天飛速發(fā)展，“北斗”指路、“嫦娥”問月、“神舟”載人……一次又一次的火箭發(fā)射，讓人們在天光地火間感受到了驕傲和自豪。

這些“天兵天將”都是從陸地航天發(fā)射場啟航。在常人看來，陸地發(fā)射簡單易行、穩(wěn)定可靠，理所應(yīng)當(dāng)一直沿用。殊不知，海上發(fā)射有著陸地發(fā)射無法比擬的優(yōu)越性，一直以來都是航天工作者夢寐以求的目標(biāo)。

一般情況下，海上發(fā)射平臺可以在海上進行大范圍移動，而最為理想的發(fā)射地點是靠近赤道附近的低緯度區(qū)域。運載火箭在赤道附近發(fā)射，就能夠最大限度地利用地球自轉(zhuǎn)速度，節(jié)省火箭推進劑的消耗量，從而提高火箭的運載能力。

有資料顯示，對于地球同步軌道衛(wèi)星來說，從北緯5度左右的法國庫魯航天發(fā)射中心發(fā)射，要比在北緯28度左右的美國肯尼迪航天中心發(fā)射，節(jié)省15%的推進劑。

簡而言之，原本需要重型火箭才能完成的發(fā)射任務(wù)，換到赤道附近發(fā)射，僅需要中型運載火箭就可順利完成。而同型號運載火箭在赤道附近進行海上發(fā)射，可具有更高的運載能力，降低單位質(zhì)量有效載荷的發(fā)射成本。

此外，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對海上探測提出了更高要求，小傾角衛(wèi)星可以實現(xiàn)對某一地區(qū)的高頻次重訪，有利于數(shù)據(jù)的獲取。也就是說，如果火箭從赤道附近海上發(fā)射，就可以避免衛(wèi)星軌道傾角變化所導(dǎo)致的能量消耗問題，從而有效提高衛(wèi)星的在軌壽命。

通常，在陸地發(fā)射過程中，工作人員需要對火箭助推器、整流罩等分離體的實際落區(qū)進行人員疏散，確保不發(fā)生安全問題。此外，由于地理因素影響，陸地發(fā)射場的發(fā)射方位會受到很大限制。即便是在海邊建設(shè)發(fā)射場，也會因為規(guī)避船舶航線或者漁場而受限。而對于設(shè)在大洋深處的海上發(fā)射平臺來說，這些限制就可以統(tǒng)統(tǒng)免除，發(fā)射方位幾乎不受限制，軌道設(shè)計也更為方便。

“海上發(fā)射還有利于簡化測控方案?！睋?dān)任此次海上發(fā)射任務(wù)的太原衛(wèi)星發(fā)射中心相關(guān)技術(shù)人員介紹，“此前火箭從陸地發(fā)射場升空后，測控信號的發(fā)送和收取需要‘翻山越嶺’，而在海上發(fā)射，無遮擋的海平面非常有利于快速、準(zhǔn)確地進行測控信號的傳輸和使用?！?/p>

“快響利箭”擔(dān)當(dāng)大任

盡管海上發(fā)射有許多優(yōu)勢，但要實現(xiàn)起來并非易事。在發(fā)射過程中，運載火箭需要經(jīng)受海洋運輸環(huán)境、自然環(huán)境、海況等不利因素影響，這些都對運載火箭和海上發(fā)射平臺提出了更高要求。

對火箭而言，海洋中補給能力有限，測試發(fā)射工作要求越簡潔越好。發(fā)射時，針對海面的晃動和高溫?zé)崃鞯囊龑?dǎo)等問題，運載火箭要能采用合適的控制與發(fā)射方式。

作為我國長征系列運載火箭中唯一的固體運載火箭，長征十一號運載火箭具備全箭整體儲存、星箭快速對接、環(huán)境自主保障、高效快速發(fā)射等特點，能夠全天候在數(shù)小時內(nèi)完成發(fā)射，是長征系列火箭家族中最適合進行海上發(fā)射的一型火箭。由于發(fā)射準(zhǔn)備時間短，長征十一號運載火箭還有一個“快響利箭”的美稱。

△資料圖

據(jù)了解，長征十一號運載火箭是我國第一型國家立項的固體運載火箭，也是目前規(guī)模最大的固體運載火箭。自2015年9月25日首飛至今，已經(jīng)六戰(zhàn)六捷，將25顆衛(wèi)星成功送入軌道，創(chuàng)造了不凡的“戰(zhàn)績”。

2018年1月19日，“一箭六星”實現(xiàn)了我國固體運載火箭首次向外國衛(wèi)星提供搭載服務(wù)；2018年4月26日，“一箭五星”創(chuàng)造了我國星座組網(wǎng)同一軌道面發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀(jì)錄；2018年12月22日，發(fā)射我國首顆低軌寬帶通信技術(shù)試驗衛(wèi)星，創(chuàng)造了我國固體運載火箭履約周期最短的紀(jì)錄。

對海上發(fā)射運載火箭而言，要求發(fā)射平臺噸位大、穩(wěn)定性好，能夠適應(yīng)火箭發(fā)射環(huán)境。中科院院士、航天科技集團科技委主任包為民介紹，承擔(dān)火箭海上發(fā)射任務(wù)的發(fā)射平臺是通過已有船舶改造而來，擁有專業(yè)的彈射裝置，在海上采用冷發(fā)射形式發(fā)射火箭，即先通過高壓燃氣將運載火箭彈射到空中，然后在空中再進行發(fā)動機點火形成推力。

“盡管冷發(fā)射形式對海上發(fā)射平臺本身影響較小，但從長遠角度來看，這種技術(shù)無法滿足大型火箭發(fā)射需求。”包為民說，“我們希望未來用于海上火箭發(fā)射的平臺，在建造初期就能裝備專用的發(fā)射裝置，即采用熱發(fā)射技術(shù)，實現(xiàn)火箭在平臺上加注、點火、排走火焰，并承受高溫火焰噴射的影響，這樣才能確保我國實現(xiàn)大型火箭海上發(fā)射的目標(biāo)。”

此外，不同于陸地發(fā)射，海上發(fā)射需采用全新的組織模式，需要測試發(fā)射流程和測量控制方案，并且涉及海況預(yù)報、海上運輸?shù)仁马?。所以，?dān)任此次海上發(fā)射任務(wù)的發(fā)射系統(tǒng)和測控系統(tǒng)的都是在航天領(lǐng)域享有盛名的“勁旅”，包括太原衛(wèi)星發(fā)射中心和遠望七號遠洋測量船。

太原衛(wèi)星發(fā)射中心領(lǐng)導(dǎo)告訴記者：“在組織模式上，中心遵循‘統(tǒng)一指揮、精干高效、統(tǒng)籌兼顧、大力協(xié)同’的原則，進行了大量的創(chuàng)新優(yōu)化，為此次任務(wù)做好了充分準(zhǔn)備?！?/p>

中國航天值得期待

其實，運載火箭海上發(fā)射技術(shù)已有很長的歷史。早在1962年，美國海軍就在海面浮動發(fā)射裝置上進行過液體火箭的發(fā)射。1998年，俄羅斯一艘潛艇在巴比倫支海域附近發(fā)射火箭，將2顆通信衛(wèi)星送入軌道。

國際上最知名的火箭海上發(fā)射商業(yè)公司是一家國際聯(lián)合公司，該公司成立于1995年，由美國波音公司、俄羅斯能源公司、烏克蘭尤日諾耶公司和挪威克韋爾納公司聯(lián)合創(chuàng)立，擁有由指揮艦、發(fā)射平臺與運載火箭三大子系統(tǒng)構(gòu)成的整套海上發(fā)射系統(tǒng)。截至目前，該公司一共進行了36次發(fā)射，其中32次成功，1次部分成功，3次失敗，成功率約為89%。

與其他國家的海上發(fā)射相比，中國的海上發(fā)射雖然起步稍晚，但更具優(yōu)勢和特點。

首先是“快”。由于長征十一號運載火箭的固體燃料提前填充在火箭內(nèi)，可長期貯存，免去了液體火箭在臨發(fā)射前的燃料加注等流程，對發(fā)射設(shè)施依賴程度低，可將發(fā)射準(zhǔn)備時間縮短至數(shù)天。

其次是“穩(wěn)”。近年來，中國海洋工程領(lǐng)域取得了突飛猛進的發(fā)展，打造出世界最大、鉆井深度最深的海上“藍鯨1號”鉆井平臺和世界先進水平的集裝箱船“鄭和號”等一大批“明星”裝備。這些堅實的船舶技術(shù)儲備將繼續(xù)為海上發(fā)射任務(wù)“保駕護航”，讓中國航天的“海之歌”愈發(fā)優(yōu)美動人。

優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在速度和技術(shù)上，更體現(xiàn)在能力和質(zhì)量上。太原衛(wèi)星發(fā)射中心領(lǐng)導(dǎo)介紹，經(jīng)過崗位優(yōu)化和訓(xùn)練演練，在發(fā)射系統(tǒng)的各分系統(tǒng)中，每個崗位最多只需要3個人，這極大提高了團隊執(zhí)行海上發(fā)射任務(wù)的能力。

航天科技集團第一研究院長征十一號運載火箭副總指揮金鑫介紹，未來還將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上研制一款商業(yè)型火箭，運載能力覆蓋2噸以內(nèi)，發(fā)射價格僅相當(dāng)于國際主流火箭發(fā)射價格的三分之一，具備強勁的國際競爭優(yōu)勢。同時能為各類型載荷提供專屬、定制服務(wù)，開拓中國長征火箭更為廣闊的商業(yè)市場。

根據(jù)《2016中國的航天》白皮書介紹，我國將在低成本運載火箭、天地往返可重復(fù)使用運輸系統(tǒng)等技術(shù)上加大研究力度。據(jù)透露，我國“可回收火箭”關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研工作早在“十二五”期間就已開展，并取得了一些關(guān)鍵性突破。對此，包為民也提到，我國將在不久的將來進行火箭回收試驗。

此次海上發(fā)射的成功實施，主要驗證了一種新型、靈活、高效、經(jīng)濟的發(fā)射模式。蔚藍的海洋將成為中國航天新的起飛點，通過不斷運用未來新技術(shù)，海上發(fā)射的前景將愈發(fā)光明。

本文刊于2019年6月7日《解放軍報》“科技前沿”版