發射衛星為何緯度越低越好?中國文昌發射中心的優勢令全世界羨慕

【軍武次位面】作者:騎豬騎士

發射衛星為何緯度越低越好?中國文昌發射中心的優勢令全世界羨慕

文昌航天發射中心位於中國海南省文昌市附近約北緯19度19分0秒,東經109度48分0秒,以前是一個亞軌道火箭(如彈道導彈)的發射測試基地。建設後,成為中華人民共和國的第四個衛星發射中心。該發射中心可以發射長征五號系列火箭與長征七號運載火箭,主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等航天器的發射任務。

發射衛星為何緯度越低越好?中國文昌發射中心的優勢令全世界羨慕

作為低緯度濱海發射基地,文昌航天發射場不僅可用於滿足中國航天發展的新需要,還能借助接近赤道的較大線速度,以及慣性帶來的離心現象,大大減少火箭燃料消耗(同型號火箭運載能力可增加10%),亦可通過海運解決巨型火箭運輸難題並提升殘骸墜落的安全性。發射中心完全對外開放。

海南島是中國陸地緯度最低、距離赤道最近的地區。火箭發射場距離赤道越近、緯度越低,發射衛星時就可以儘可能利用地球自轉的離心力,因此所需要的能耗較低,使用同樣燃料可以達到的速度也更快。據稱,在海南發射地球同步衛星比在西昌發射火箭的運載能力可提高10%至15%,衛星壽命可延長2年以上。同時,發射基地選在海南,火箭可以通過水陸運輸,火箭的大小就不受鐵軌的限制(長征二號系列由於受到鐵路運輸的限制,其組件的最大直徑只能限制在3.35米)。另外,從海南島發射的火箭,其發射方向1000公里範圍內是茫茫大海,因此墜落的殘骸不易造成意外。

20世紀70年代,中國建設航天發射場時,就曾經把海南島列為最佳場址之一,但鑑於當時冷戰的國際環境,沿海地區很容易被外國軍隊攻擊,最終不得不改在較為不易被攻擊的西昌。

海南發射火箭的歷史可追溯至20世紀80年代。1988年12月5日,中國第一座用於科學研究的探空火箭發射場在海南島西海岸建成,主要是亞軌道火箭(如彈道導彈)的發射測試基地。同年12月19日成功發射了火箭。該發射場是世界上少數幾個靠近赤道的火箭發射試驗基地之一,它的建成對中國發展空間科學和航天技術具有重要意義。

建設海南航天發射基地項目從1994年開始啟動。從1988年至2006年,此發射場已經五次成功地發射了織女系列火箭。海南航天發射基地建設項目從上世紀90年代中期開始醞釀和多輪科學評估,第四個衛星發射基地最終花落文昌市。2009年9月,經國務院、中央軍委批准建設的海南航天發射場於九月十四日在海南省文昌市破土動工,標誌著中國新建的這一開放型、環保型的現代化航天發射場已進入全面實施階段。2014年10月,文昌衛星發射中心基本竣工。海南航天發射場建成使用後,酒泉衛星發射中心將繼續承擔返回式衛星、載人航天工程等發射任務,太原衛星發射中心仍主要承擔太陽同步軌道衛星發射任務,西昌衛星發射中心將主要承擔應急發射任務,並與海南航天發射場之間形成一定互補關係。

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▲設計用於火箭運輸的遠望22號火箭運輸船,同級共有兩艘,另一艘為遠望21號。

在海南航天發射場組織發射時,火箭裝載運輸船從天津港出發,經渤海、黃海、東海、臺灣海峽、南海、瓊州海峽等海域,經過五至七天時間、航行約一千八百海里,到達海南省清瀾港西碼頭,再通過公路運往火箭水平轉載準備廠房。航天器空運至海口美蘭機場,經公路運往航天器總裝測試廠房。火箭在綜合測試大廳進行測試後,進入垂直總裝測試廠房進行起豎、對接、綜合測試。航天器完成總裝測試後,以垂直狀態運到加註與整流罩裝配廠房,進行推進劑加註和整流罩裝配,然後以航天器/整流罩組合體形式垂直轉運至火箭垂直總裝測試廠房與火箭對接安裝。火箭、航天器聯合總檢查以及相關轉場準備工作後,垂直整體運輸至發射工位,實施燃料加註,火箭點火發射。

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▲垂直總裝測試廠房

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▲航天器總裝測試廠房

文昌衛星發射中心擁有兩個垂直總裝測試廠房,代號501和502。火箭發射前在這裡完成總裝和測試工作。501號廠房用於長征5號運載火箭的總裝測試工作,主體建築面朝大海,總高度99.4米,地下1層,地上14層,是中國單層最高的廠房。該廠房還擁有一扇高達81米的巨型鋼鐵之門,大門由左右各五扇重達30噸的鋼桁架鐵門拼裝而成,再由數十噸重的巨型門軸銜接,總重量達784噸,為亞洲之最。項目團隊採取廠內加工、現場安裝的方式,經多輪專家認證研究出“多組地面捲揚機與屋頂固定滑輪組組成的吊裝系統”,採用“小角度變幅控制技術”、“多點精度控制技術”等方法,確保鋼門框內框尺寸不出現正偏差以及鋼大門的精確安裝。

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為了配合兩套不同直徑的火箭發射,文昌發射場同時建造了兩個發射塔架,但兩個發射塔共用一段轉運火箭的導軌。離大海最近的塔架距海邊約600米,用於發射長征五號運載火箭,高91.7米;另一座塔架離大海稍遠,高度略低,為85.8米,用於發射長征七號運載火箭。與酒泉航天發射場的鋼結構塔架不同,這兩座塔架均採用鋼筋混凝土與鋼結構的混合結構。針對文昌高溫、高溼、高鹽霧和強颱風、強降雨、強雷暴等氣候特點,塔架以及發射場其他建築物,採用了大量新技術、新工藝,先後成功經受了超強颱風“威馬遜”等七八次颱風的考驗。

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▲發射控制中心

文昌衛星發射中心首創國產化軟件開發平臺,研發測控指揮監控系統等配套軟件,確保了航天發射核心技術的自主可控、絕對安全。建成一體化試驗任務組織指揮平臺,綜合運用大數據系統,推動發射中心各類信息高度融合共享、集成高效。研製發射中心運行管理平臺,對測發測控設備進行遠程操作控制,實現了組織指揮一體化、操作使用遠程化、信息管理網絡化、技術保障智能化。

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▲長征7號首飛

2016年6月25日20時00分00秒,我國新一代運載火箭長征七號在海南文昌航天發射場點火,20時00分07秒413毫秒,火箭起飛昇空。火箭升空約603秒後,載荷組合體與火箭成功分離,進入近地點200千米、遠地點394千米的橢圓軌道,長征七號運載火箭首次發射圓滿成功。這也是文昌衛星發射中心第一次執行發射任務

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