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中国火箭为何从海上升空?专家透玄机:2大优势让陆地无法比拟

时间:2019-06-11 23:04:09        来源:互联网

   长征11号海上发射瞬间

  据媒体报道,2019年6月5日12时06分,中国长征11号火箭借助黄海海域的海上发射平台顺利发射。这也是中国首次借助海上平台发射运载火箭,填补了中国在海上发射运载火箭的空白。

 

  海上发射平台上的长征11号

  长征11号是中国长征系列运载火箭家族里面的“小个子”,其全长仅为20.8米,重58吨,还没有一些洲际导弹体型大。但是长征11运载火箭的技术含量却一点都不低,其是中国第一型采用全固体发动机的运载火箭,采用4级布置方案,有着发射灵活,布置时间短的优点,不像传统液体运载火箭需要在发射前加注燃料。其发射前的准备工作可以降低到1个小时以内 ,而且由于体积较小,长征11号可以实现整箭出厂,不像传统运载火箭在发射前需要经过复杂的组装程序,发射任务往往提前数个月就开始规划,只要装上载荷就能实现24小时内发射。

 

  正在起竖中的长征11号

  此次海上发射取得了圆满的成功,7颗卫星也被顺利送上预定轨道。很多人会比较疑惑,陆地上有设施齐备的发射系统,便利的运输系统,为什么还要舍近求远跑到海上发射运载火箭。实际上海上发射运载火箭的好处非常巨大,如果在赤道附近发射可以最大限度的利用地球自转速度,使得火箭不仅仅可以大幅度减轻自身的发射重量,还能提升火箭的有效载荷。

 

  采用海上发射可以有效减小火箭发射质量

  据公开资料显示,在赤道附近发射火箭,利用地球自转带来的能量最高可以使火箭的起飞重量减少28%。举一个很简单的例子,一枚重达3000多吨的土星5号运载火箭如果选择在赤道发射,最多可以减掉840吨。这对于未来的航天事业贡献无疑是巨大的。除此之外,海上发射最大的好处就是机动性。此次长征11号海上发射运载火箭的平台是由半潜船改装而来,自身就有较强的机动性,一旦发射窗口不合适可以迅速机动到合适的窗口在发射,而陆地发射的限制就比较多,受到环境因素的影响,能够发射的窗口时间并不算多,这就给应急发射造成了一定的阻碍。

 

  坠落在地面的一二级火箭残骸

  除此之外海上发射还有其他一系列的好处,比如发射后火箭残骸会溅落到海中,并不会对普通人造成影响,因而火箭可以最佳倾角发射,不用刻意规避人口密集区,使得运载火箭可以发挥最大效能,而陆地上发射却时常有火箭残骸砸中居民房屋的情况。

 

  未来海上发射或将成为主流

  此次长征11号运载火箭仅仅是中国在海基发射平台的一次尝试,海基发射虽然在发挥运载火箭性能上有着无与伦比的优势,但是海基发射也面临一系列的困难,比如火箭运输困难以及海上运输周期长等缺点,但是可以预见未来,海基发射平台或许会成为主流。

  作者:工程师

地球赐予我力量!我国“小不点”火箭完成大创举:创下多个第一

  近日,我国在黄海海域成功进行了一次史无前例的火箭发射任务:一枚长征十一号运载火箭从海面之上点火后一飞冲天,将7颗卫星顺利送入预定轨道,可以说,从那一刻起,我国正式拥有了海上发射火箭的能力,看来,中国航天不仅要走向深蓝,也要走向“深蓝”。

  海上发射火箭的优势在于,可以将发射平台移动到赤道附近海域,因为在这个区域,火箭可以最大程度上利用地球自转的力量来为火箭省力,从而减少燃料浪费,增加自身运载力,并降低火箭发射成本,这对于中纬度国家而言是一项非常利好的技术。

  众所周知,长征十一号是该系列运载火箭当中的“小个子”,重58吨,起飞推力120吨,那么为什么要让它来执行本次开创性的任务呢?事实上,除了它以外,还真没别人能干了这个,因为长征十一号也是该系列运载火箭之中唯一种使用固体燃料作为推进剂的火箭。

  固体燃料的优势在于可以长期贮存,那么也就意味着燃料可以事先就填充好,而非像液体燃料火箭那般必须在发射之前才加注,如此一来,长征十一号便能够以箭星组合体形式整体出厂,并直接运送到港乃至登船,海上发射之前,仅需要将火箭竖起来便可以发射了,大大减小发射流程。

  相信不少观众都注意到了一个很明显的细节,这次发射采用的是先抛出去然后才点火的冷发射模式,这是因为,承载着火箭到海面上去的载体并不是以往陆地上的发射塔,而是一艘由大型半潜式驳船改造而来的海上发射架,由于下面就是甲船本身的板,难以直接承受火箭发动机尾焰喷射的超高温,因此采用冷发射进行,而且如果火箭太重,冷发射怕是也抛不出去。

  说到这艘大型半潜式驳船,也绝非等闲之辈,她的甲板非常宽阔,长110米,宽80米,总体面积超过了一个标准足球场的尺寸,除了火箭之外,还能够容纳下各种保障车辆以及控制设备,让整艘海上发射平台保留了足够的完整性。

  大家不妨再开动脑筋试想一下,除了发射火箭,这种海上平台还能够用来做什么呢?欢迎各位留言区发表看法,虎哥非常期待和大家一起交流观点!

世界级的成功!俄专家是这样评价中国运载火箭海上发射的!

  俄罗斯卫星网6月5日报道称,俄罗斯航天政策研究所所长伊万·莫伊谢耶夫向俄罗斯卫星通讯社表示,中国史上首次运载火箭海上发射是世界级的成功,证明了中国在研究和利用太空领域能力的提升。

  据新华社报道,2019年6月5日12时6分,中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,这是中国首次在海上实施运载火箭发射技术试验。

  资料图片:中国长征十一号运载火箭成功海上发射瞬间。

  莫伊谢耶夫称:“我认为,中国类似技术问世是世界级的成功。这再一次证明了中国在外太空探索和利用领域能力的提升。”

  莫伊谢耶夫认为,在海上进行航天发射有诸多优势。他说:“使用海上平台进行航天发射有两个优势。第一,进行发射时可以最大限度上利用地球的自转,从而增加有效载荷。另一个就是,挑选安全的发射点和安全的火箭残骸坠落区。”

  莫伊谢耶夫补充道,目前使用海上平台进行太空发射具有重要的现实意义。他说:“由于越来越多国家和组织希望将太空设备送入轨道,这种发射变得更有现实意义。比如,在陆地上找到适合发射的地方并不容易,而从海上平台发射则解决了这类问题。”

中国首次海上发射火箭 你关注的问题都在这

  史上第一次,中国长征火箭从海上起飞。今天(6月5日)中午12时6分,我国成功实施首次海上火箭发射,地点位于黄海海域。

  此次发射由长征十一号运载火箭实施,是一次验证性发射,发射技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星。长征十一号是长征火箭序列中运载能力最小的火箭,具有机动灵活、发射准备时间短等优点,也是我国商业发射市场的重要运载火箭。

  本次发射由中国航天科技集团有限公司一院、中国航天基金会与WEY品牌合作,验证火箭命名为“CZ-11 WEY”号。

  实施海上发射任务的长征十一号火箭。中国运载火箭技术研究院供图

  问题1:为什么要在海上发射火箭?

  减少残骸坠落等安全威胁、对于清除空域的要求较低

  相较于传统的陆上发射,海上发射火箭具有多方面优势。

  据航天专家、小火箭科普平台创始人邢强介绍,海上发射能够远离人口稠密地区,减少火箭发射对人的不利影响。如果在内陆发射,火箭发射期间的助推器、整流罩、一级、二级火箭分离后,一般都会降落回地面,产生安全风险。

  而海上发射运载火箭的残骸可全部落在公海上,不必为躲避居民区而限制火箭的发射方位角,因此可以实现任意轨道倾角的发射,这个优势是陆地发射难以企及的。如果火箭发射出现故障,危害会更大。海上发射可以降低火箭出现故障后的附加危害风险,这样也有助于降低投保费用。

  据国家航天局消息,此次发射点位于东经121.19度、北纬34.90度,火箭飞行过程二子级残骸落入北太平洋公海。

  另外,海上发射,尤其是在广袤的公海上发射,与民航航线和船舶航线的冲突较少,对于清除空域的要求较低,甚至可以通过海上机动来自主选择完全没有人类活动的发射位置。

  此次发射位于黄海海域,尚未最大限度发挥海上发射的优势,如果在靠近赤道的海域发射,将会有更明显的效果。地球在赤道上拥有最大的自转线速度,高达465.1米/秒。如果将运载火箭运到赤道附近发射,能最大限度地利用地球自转的力量,节省火箭推进剂的消耗量,从而可以运载质量更大的载荷(火箭送往太空的仪器设备等)。

  邢强表示,如果发射轨道倾角为0°的同步轨道卫星,在赤道附近海域发射能够避免卫星向0°倾角的地球同步轨道转移的轨道平面变化,简单来说,可以将卫星一步到位送到轨道。火箭的运载能力和卫星的在轨寿命能显着提升 。

  据邢强测算,仅从轨道倾角方面考虑,从赤道海域发射火箭,可以比从北纬28.5°的美国卡纳维拉尔角发射基地发射增加18%左右的载荷。

  实施海上发射任务的长征十一号火箭。中国运载火箭技术研究院供图

  问题2:海上发射面临哪些挑战?

  需要考虑海况、盐雾、霉菌等环境条件

  海上发射优势明显,但也面临着技术挑战,复杂的海况为发射带来更多不确定性。

  据《中国航天报》报道,海上发射过程中,运载火箭会受到海洋运输环境、自然环境、海况,尤其是盐雾、霉菌等自然环境的影响。海上发射需要开展长时间的航向保持、动态方位传递等动基座瞄准技术研究及试验验证。

  另外,对火箭而言,选用长征十一号这样的固体燃料运载火箭具有操作使用方便等优势,但固体运载火箭运载能力一般有限;选用液体燃料运载火箭,发射适应性更强,但是操作流程更复杂。固体和液体火箭都是可行的选择,只是研制难度不同。

  对发射平台而言,海上发射要求平台吨位大、稳定性好,能够适应火箭发射环境。随着造船技术发展,目前大型船舶企业具有足够的技术储备开展海上移动发射平台研制。

  问题3:海上发射需要什么平台?

  指挥控制船、发射平台与运载火箭

  指挥控制船、发射平台与运载火箭三个子系统构成了整套海上发射系统。对照作为飞机发射平台的航空母舰,有人将海上发射平台称为“航天母舰”。

  目前世界上唯一一个海上发射平台是海上发射公司的“奥德赛”号,改建自一座海上移动石油勘探和钻井平台。平台有着强悍的海上稳定能力,能同时应对100节风速、110英尺的浪高和3节的暗流。

  邢强介绍,该平台的优势在于巨大的抗风浪能力、充足的电力供应、完备的环境控制系统,满足运载火箭海上发射活动的需求。

  全国政协委员、中国航天科技集团有限公司科技委员会主任包为民此前接受媒体采访时介绍,我国现有承担火箭海上发射任务的平台是通过已有船舶改造而来的。

  “运载火箭海上发射平台要求吨位更大、稳定性更好、适应热发射等,这样才能满足未来大型火箭海上发射的需求。目前相关单位正联合将大吨位商用货船改造为火箭发射平台。”包为民表示。

  问题4:国际海上发射火箭20年来,成功率几何?

  36次发射32次成功,成功率88.89%

  全球海上发射已有20年历史。1999年3月,第一枚海上发射的运载火箭升空,该火箭属于海上发射公司。1995年,来自美国、俄罗斯、乌克兰和挪威的四大集团共同出资、出技术,成立了这个世界上第一家能持续提供海上发射业务的公司。

  其中,美国波音公司提供系统整合与总体优化和卫星平台技术;俄罗斯能源火箭公司提供天顶运载火箭第三级的技术;乌克兰南方设计局提供天顶运载火箭第一级和第二级的技术;挪威克瓦纳集团提供发射平台和指挥控制船舶的技术,代表了当时欧洲最高的造船技术水平。

  用于海上发射的火箭为天顶号运载火箭,是苏联解体前发展出来的技术含量最高的一款火箭。

  据邢强统计,1999年3月至今,海上发射公司所有的发射活动共36次,其中32次成功、1次部分成功、3次失败,成功率为88.89%,按最终入轨成功率来说,为91.67%。

  2009年6月22日,海上发射公司宣布破产,2010年重组后,俄罗斯能源火箭公司占公司95%的股份,美国波音公司占3%,挪威阿克公司占2%。之前的四大集团变为三大集团,乌克兰南方设计局退出,美国和挪威也大幅缩减了投资。该公司最近的一次发射是2014年5月26日的欧洲卫星(EUTELSAT 3B)。

  2016年9月,俄罗斯私营航空控股公司S7集团宣布收购海上发射公司,计划今年年底重新启动海上发射。