中国打造专业卫星发射工程船 海上发射有什么优势?

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  中国航天事业大步向前,而其中一个发展趋势,是将有愈来愈多的卫星从海上发射,为此当局正建造一艘专业的卫星发射工程船作为平台,预计于2022年启用。目前中国已拥有4个陆上航天发射场,为什么还需要发射工程船?海上发射卫星又有什么优势?

卫星发射工程船配套“长征十一号”火箭

   中国除了酒泉、太原、西昌和文昌4个陆上发射场外,2019年7月还开始在山东海阳市打造“东方航天港”,作为首个海上航天发射母港。

  海上航天发射母港的作用,是搭载卫星的火箭会在这里的厂房组装、测试,再转移到卫生发射工程船上;发射工程船随之驶到开阔海域,火箭点火升空。

  其实东方航天港未动工时,以及开始施工之际,中国航天当局已在其对开黄海海域,两度(2019年6月和2020年9月)试验海上发射,成功把合共16颗卫星,包括“哔哩哔哩视频卫星”送入轨道。

  当然,那时中国未有专业卫星发射工程船,所以当局要把2万吨级的驳船“泰瑞号”,以及打捞船“德渤3号”改装为海上发射平台,供搭载卫星的“长征十一”火箭升空;这款火箭也高机率用于日后的卫星发射工程船上。

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“奥德赛海上发射平台”由海上钻油井改装,虽然可以移动,但与中国专门建造的发射工程船分别不小。(网上图片)

  其实海上发射场也不是新鲜事,早在上世纪60年代中期,意大利已在非洲东部肯尼亚对开4.8公里海上,建设了“圣马科发射平台”,并营运了很多年,曾在该处发射的还包括美国的秘密军用卫星。

  要注意的是,海上发射平台可分为固定式和移动式两类,“圣马科发射平台”属于前者。

  此后,由俄罗斯、美国等国的多间公司合资组成的“海上发射公司”(目前大部份股份由俄国“能源火箭航天集团”持有),于上世纪90年代把一座海上钻油井改建成“奥德赛海上发射平台”,且已运行近30次发射任务。

  该平台属于可移动式,能驶往不同海域,另有一艘指挥船作配套。中国兴建中的发射工程船当然也可以移动,但它的“造型”完全是一艘船,与由钻油井改造的发射平台迥异。

卫星发射工程船能深入大洋 远离人烟

   另外,美国“科技狂人”马思克旗下的SpaceX,也买下墨西哥湾两个钻油平台,并将之改装为发射平台,计划2022年开始使用,时间节点与中国的专业卫星发射工程船差不多。

  说完海上发射平台“简史”,又回到原本的问题,为什么大家要在海上发射卫星?

  首先,火箭发射后助推器、整流罩等“分离体”会逐一脱离,所以在陆地发射卫星,需要疏散坠落区居民以避免发生意外。以中国为例,虽然火箭发射方一定会避开人口稠密地区,惟脱离残骸砸中乡间房屋的情况仍偶有发生。就算发射场建在海边,虽然可避免火箭飞行轨迹经过大片陆地,但仍需要规避繁忙船舶航线或渔场。

“长征十一号”还细分多个型号,标有“H”的是海上发射型,它将是发射工程船使用的主要火箭。(网上图片)

  相对来说,从海上,特别是大洋深处发射卫星,很多限制不复存在,安排更简单,轨道设计也更方便。

  再者,火箭从陆上发射场升空后,测控信号需要“翻山越岭”。而海上发射,海平面没有遮挡,非常有利于快速、准确地传输测控信号。

  还有一点相当关键,就是纬度。在纬度愈低、愈接近赤道的地方,因为相对地球自转速度愈快,发射火箭能更大限度地利用地球自转来加速,节省燃料,提高运载力,也降低成本。

卫星发射工程船赴赤道海域 发射效率高

   所以对于纬度较高的国家,在赤道附近设立固定发射平台,又或打造移动式发射平台和发射工程船,把卫星送到赤道附近海域发射,应该是不错的选择。

  中国虽然有低纬度的文昌航天发射场,但日后专业卫星发射工程船建成,或许也会把卫星送到接更近赤道海域升空。

  不过,选择海上发射卫星,采用的火箭需要经受海洋运输环境、自然环境等不利因素影响,对后勤补给要求也更高,而且在移动式平台或船上发射,如何解决海面晃动、高温热流引导等问题,技术要求非常高。

建造中的专业卫星发射工程船在2022年完成。图为当局公开的设计图片。(网上图片)

  话说回来,中国第一艘专业卫星发射工程船在山东海阳,也就是“东方航天港”所在地开工建造,作为“海上卫星发射及回收”的重点支持项目。

  据报道,这艘新型自航式发射工程船选用全电力推进,全长162.5米,宽40米,发射台在船的一端,最大载重量12000吨,最大航速15节。它具有良好稳定能力,能支持“长征十一号”等固体燃料火箭冷、热发射,以及中小型液体燃料火箭的发射,具备高精度定位、无人驾驶状态发射、多发火箭转载、火箭综合环境保障等功能。

  另外,在没有发射任务期间,发射工程船还可“兼职”运行海上风电场运维、海上大件货物及特种装备运输等任务。

  按照计划,这艘卫星发射工程船将在2022年建成和投入使用。

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