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航天科学普及:为何火箭发射场多选拔低纬度地区
2019-11-24 18:32

同一运载火箭在不同纬度的发射场,其发射载荷的能力是不同的,纬度越低运载能力就越高。所以,为了搭载尽可能多的有效载荷,火箭发射场多选择在靠近赤道的低纬度地区。

6月5日12时06分,我国在黄海海域使用长征十一号运载火箭(CZ-11 WEY号)成功完成“一箭七星”海上发射技术试验,这是我国首次在海上进行航天发射。火箭发射点位于东经121.19度、北纬34.90度。火箭按121.6度射向实施发射,火箭飞行过程二子级残骸落入北太平洋公海。

问:海上发射火箭有军事意义吗?

把发射场建在靠近地球赤道的位置可以起到事半功倍的效果,主要原因有两个:第一,被发射卫星的飞行速度是由运载火箭的速度与地球速度的转动分量叠加起来形成的,在运载火箭的速度一定的情况下,发射场的纬度越低,地球的转动速度越大,从而可使被发射卫星的轨道速度越大。如果从赤道向东发射卫星,则能最大限度地利用地球的转动能量,这实质上是借助地球的自转力来提高卫星的飞行速度,从而可以节省火箭的推力以携带更大的载荷。第二,从赤道或靠近赤道的发射场向东发射地球静止轨道卫星时,可使卫星的飞行轨道与最终轨道处于或靠近同一平面内,这样可以节省卫星机动到地球静止轨道位置所需要的大量能量,节省宝贵的卫星推进剂,大大延长卫星运行寿命。所以,在选择发射场时,应当尽量选择在低纬度地区,最好是建在赤道附近,这样既能借力,又可省力。例如,从北纬5.2°的法属圭亚那库鲁航天中心发射同样质量的地球静止轨道卫星,要比从北纬28.2°的美国卡纳维拉尔角发射节省15%的推进剂。还有一个方式是建立海上发射平台。在海上发射的好处在于它可以避免火箭飞越有人居住的地区,更主要的是海上发射平台可根据需要移动,发射位置能灵活选择,不过这种方式多以发射小型卫星为主。来源:中国航天网

作为我国长征系列运载火箭中唯一一型固体运载火箭,长征十一号运载火箭发射准备时间短、发射成本低,是我国商业航天的一支“生力军”火箭。在本次试验前,该火箭已成功经过6次陆上飞行试验。

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瞄准低纬度的海上发射,优势在于一是利用地球低纬度自转的力量,增加火箭的运载能力,降低发射成本;二是在发射轨道小倾角的同步轨道卫星时,在赤道附近区域进行发射可显着提高火箭的运载能力和卫星寿命。那么,为何在低纬度海上发射可提高火箭运载能力和卫星寿命呢?近五年时间里,海上发射“无人问津”,海上发射技术难点又在哪里?

兔哥回答;运载火箭是目前能够将卫星送入太空的主要方法,卫星的作用有目共睹,其军事用途更是不言而喻。现代战争讲究体系作战,讲究精确打击,讲究信息共享,而卫星正是支撑体系化作战的重要工具,这本身就具有极大的军事价值,甚至是不可或缺的。而海上发射有许多陆地上不能比拟的战略优势,首先就是战争状态下,卫星难免会被攻击。以定位导航卫星为例,需要多个卫星组网才能实现导航定位,一旦部分的卫星被打掉,整个导航定位体系就会分崩离析,这对战争的体系作战,精确制导,网络通讯等等带来严重影响,怎么办?

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快速发射卫星进行补网,所有的此类火箭都是固体的运载火箭,为什么,便于储备运输。陆地上的发射场都是固定的,而且都是透明的,战时容易被打击,一旦被打击怎么办?固体的火箭优势就展示出来,体积小,可以移动发射,类似于战略导弹的发射,但也有一些问题。我们知道地球是转动的,我们虽然感觉不到,其实地球的传动速度是非常快的,以赤道为例,其旋转线速度能够达到465.1米/秒,其它的地方的线速度都要小于赤道线速度。地球的角速度都是一样的,直径越大的地方线速度越大。那么这个线速度和运载火箭有什么关系?

2019年6月5日12时6分,我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭,将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星顺利送入预定轨道,试验取得成功。这是我国首次在海上实施运载火箭发射技术试验。 本文图片均来自新华社

其实关系很大,能够借助地球的自传增加火箭的速度,利用地球的旋转增加速度也就等于利用少的燃料搭载更重的发射任务。越是靠近赤道点发射,越省力,同的也有利于卫星倾角的优化,从其它地方发射卫星需要耗费大量能量调整倾角。而海上发射就完全解决了这个问题,因为海上发射是在可移动的船舶上发射,能够选择卫星比较舒适的位置,对于定点的卫星意义更加重大。

海上发射的优势源于发射平台的可移动性

从军事角度来说,陆地发射场很难做到隐蔽,而海上发射场是可移动的,更容易做到出其不意,而且发射成本低,即便是被攻击也不会波及本土安全,这一点是陆地上不能比的。另外,海上发射都处于自己的海域,安全能够得到保障。从目前得知的,海上发射的运载火箭也看到了不同,它个头并不大,而且是采用发射筒储藏,为什么呢?不说你也懂得。海上发射,平时船舶该干什么就去干什么,需要发射卫星时,把火箭运送到发射船舶上,开到预定海域,发射火箭,火箭能够搭载多颗卫星,这样既隐蔽又快速,等于是多了一个手段,平时还可以发射卫星挣钱。

卫星要实现入轨,火箭就必须达到每秒7.9千米的第一宇宙速度。火箭专家、小火箭微信公众号创始人邢强对澎湃新闻(www.thepaper.cn)表示,要达到这一速度,一是可依靠火箭发动机提供的推力,二是具备地球自转赋予的速度。当地球给予火箭的速度越大,火箭本身所需要提供的速度就少。

卫星已经成为人们不可缺失的一部分,同时也是军事力量革命性的装备,战时卫星并不安全,目前,军事大国频繁展示反卫星的能力,这就必须要有手段保证战争状态下的卫星作用,快速补网需要多准备一手。除了陆上发射,拓展到海上发射的意义重大,更有利于战争状态下的快速组网。而且也更加适合卫星快速工作,意义重大而深远。但海上发射也难度高,目前也只有美国等三个国家具备这种能力,而能够采用发射筒的也只有大国。

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