解读未来航天港
我们希望能到空间站、月球或者火星上去旅游、观光、工作，并且希望我们到达这些令人神往的地方方便、快捷地就像乘火车、搭飞机一样。那个时候，现在的航天发射场就派不上多大的用场了。 <p> </p><p> <strong>解读一：从军用发射场到商用航天港 </strong></p><p> </p><p> 绝大部分早期的航天发射场都是由导弹发射和试验设施演变而来的。1957年10月4日，前苏联军队从当时保密甚严的拜科努尔发射场发射了世界上第一颗人造卫星，这个一直隐姓埋名的导弹试验靶场便随着卫星上天而名声大噪。从此以后，拜科努尔发射场开始肩负起前苏联航天发射的重任。 </p><p> </p><p> 早期典型的军用发射场有前苏联的卡普斯丁亚尔靶场、拜科努尔发射场、普列谢茨克发射场、斯沃博德内发射场，美国的东部试验靶场(简称东靶场)、西部试验靶场(简称西靶场)、沃洛普斯飞行设施、白沙导弹靶场，中国的酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心、英国/澳大利亚的武麦拉靶场。这些发射场导弹试验和航天发射一般混合进行，沿用早期导弹发射试验的作业模式。 </p><p> </p><p> 随着卫星发射数目的日益增加，20世纪60年代到90年代，一些国家掀起了建设发射场的一股浪潮，着手建设了一批更完善的发射工位和发射场，专门用来发射卫星、空间站、载人飞船及航天飞机等。例如，为了发射“土星”5号火箭，美国肯尼迪航天中心39号发射场率先采用三垂直模式；欧洲兴建了“阿里安”第二、三发射场；随着航天事业的迅速发展，我国建设了自己的商业卫星发射窗口—西昌卫星发射中心，为发射载人飞船酒泉卫星发射中心兴建了921载人发射工位；日本也拥有鹿儿岛航天中心和种子岛航天中心，其中种子岛航天中心的吉信发射场是世界上现代化程度很高的发射场之一。 </p><p> </p><p> 不过美国并没有就此满足，随着可重复使用运载器的研制计划的推动，在已有的航天发射场的基础上，20世纪90年代，美国提出了航天港概念。 </p><p> </p><p> 1997年洛克希德?马丁公司提出的“冒险星”计划，被NASA采纳。作为下一代航天飞机方案，“冒险星”计划将于2010年前后实施。该计划在美国引起的“风波”刺激了美国各州航天港研究开发的热潮。美国空军也计划将航天发射操作从其试验靶场基础设施里分离出来组建航天港，让它像航空港一样成为一个独立的行业。加利福尼亚航天港、佛罗里达航天局航天港、维吉尼亚航天飞行中心都是从美国政府的航天发射场分离出来的商业航天港而科迪亚克发射场是由阿拉斯加州政府创办然后再转交公司进行商业运营的。 </p><p> </p><p> <strong>“冒险星”计划— </strong></p><p> </p><p> 该计划主要研制x-33/“冒险星”，这是一种垂直起飞、水平降落的可重复使用的单级火箭运输器。其中，x-33是一种缩比型的试验用运输器，原计划从1999年开始进行15次飞行试验，如获成功将继续研制工作型运输器“冒险星”。“冒险星”是三角形、无翼的升力体式飞行器，其发射费用有望达到目前航天飞机的1/10。x-33/“冒险星”的技术十分复杂，研制风险很大，所以当时起名叫“冒险星”。 </p><p> </p><p> 要想了解未来航天港的优势所在，那还得从现在的发射场说起。 </p><p> </p><p> 发射场执行一次发射任务至少需要几星期的准备时间，这还没有考虑季节、天气和发射窗口等限制条件。以现在发射场每年执行几次发射任务的频率来算，想去空间站观光要支付高昂的费用不说，单是预定“飞船票”就得提前数年，再算上资格审查和“魔鬼训练”等环节所需要的时间，太空游还真不是件容易的事。难道人们所梦想的太空游就那么难实现吗？未来航天港能提供极大的便利。 </p><p> </p><p> 未来的航天港将像海港、航空港一样成为空间交通的重要枢纽，成为人员、货物运送的门户。它配备有标准化的设施和硬件接口，支持多种飞行器起降，并行、实时的飞行器和有效载荷处理流程可以缩短准备时间，大大降低飞行成本。 </p><p> </p><p> 为了实现未来日常化的航天运输，现在的导弹试验靶场、航天发射场将进一步分化，一部分转化为航天港，并与航空运输的空中交通管制系统相整合。经过一代代发展，它们将最终成为未来意义上的航天港，支持往返于地球表面、地球轨道和行星星体之间等航天运输活动。随着科学技术的发展，现在在轨道上运行的空间站也可能成为轨道内的航天港，将来还会出现地球轨道外的航天港。 </p><p> <strong></strong></p><p> 解读二：亦真亦幻的五代航天港远景 </p><p> </p><p> 在科幻小说和科幻电影里，我们常常会看到各种星际航天器在航天港上空起落穿梭的情景。美国的科学工作者也在用智慧的头脑勾勒未来航天港的发展轮廓。 </p><p> </p><p> 第一代航天港 </p><p> </p><p> 今天的航天发射场可以算作是第一代航天港。如美国的航天发射场，它以原有导弹测试发射设施为基础并遵守美国空军靶场相关规定，只负责航天器的发射。目前，美国在努力对它们进行现代化改造。为了满足各种发射需求，美国还创建了新的发射场，比如阿拉斯加州南部的科迪亚克航天发射场，另外佛罗里达州、加利福尼亚州和维吉尼亚州都各自组建了商业航天港。 </p><p> </p><p> 第二代航天港 </p><p> </p><p> 2005年～2010年，第二代航天港将实现从军事管理向民用管理的转型，具备全球空间交通管制功能，管理航天器从起飞到着陆的整个飞行阶段。它沿袭现在发射场的一些设施和规程，其基础设施将与国家空域系统整合，支持航天器的发射、轨道运行、着陆操作、燃料加注以及有效载荷的调整和保养，同时还能保证航天器的安全、快速和高效。 </p><p> </p><p> 从体系结构上看，天基设施将用于第二代航天港的指挥、通信和跟踪，成为航天运输控制体系结构的核心；从操作上看，发射、再入、着陆和意外停泊将在全世界航天港频繁进行。 </p><p> </p><p> 第三代航天港 </p><p> </p><p> 2015年～2025年，美国的第三代商业航天港将全部实现民用管理，它与今天的飞机场类似，依据联邦航空局的规章进行操作，并形成完整的太空交通管制系统。 </p><p> </p><p> 从体系结构上看，第三代航天港将由今天的国家空域系统和空中交通管制系统扩展成为全球综合系统。从操作上来看，将自动编排飞行计划，联邦航空局空中交通管制系统指挥中心针对飞行计划进行快速实时仿真处理，然后由自动化指挥控制系统发放通行许可，通过靶场和跟踪系统监督航天器的飞行过程。 </p><p> </p><p> 第四代和第五代航天港 </p><p> </p><p> 2030年～2040年，航天港将从地球延伸到地球轨道内，第四代航天港可实施地球轨道内结点间的运输，并将进行轨道交通管制，该交通管制系统将扩展到太空内平台、空间碎片和自然物体。它可安置在一个在轨空间站上，完全借助于天基设施来实现，不再依赖地球上的相关设施，而空间站就将成为太空航线中的综合航天港，可监控轨道内运行的所有物体。 </p><p> </p><p> 2040年～2060年，第五代航天港将出现在月球或其他行星上，它主要服务于星际运输，但这需要建立地球轨道以外的通信和跟踪设施。 </p><p> </p><p> <strong>解读三：群策群力的研发格局 </strong></p><p> </p><p> 1999年春，美国总统国家安全事务助理和总统科学技术助理组成了一个跨部门工作组，评审美国卡纳维拉尔角空军站和范登堡空军基地的未来管理和使用。2000年2月8日美国白宫跨部门工作组完成了一份题为《美国航天发射基地和靶场的未来管理和使用》的报告，报告第六条建议美国空军和NASA携手制定计划，协调、开发并验证下一代靶场技术，使未来一次性运载火箭和可重复使用运载器提高安全性、增加灵活性，提高性能并降低成本；建议NASA任命肯尼迪航天中心为国家级技术中心，负责下一代可重复使用运载器靶场技术开发验证。这份报告得到了美国总统的批准。 </p><p> </p><p> 美国空军和NASA联合成立了一个高级靶场技术工作组，NASA还另外组建了一个姊妹工作组—高级航天港技术工作组，两个工作组均由NASA与肯尼迪航天中心领导。它们与美国政府机构共同确定未来跨部门靶场与航天港计划研发技术与方向。研究成果一经批准，美国国防部、NASA和联邦航空局将会对重点项目进行联合出资。 </p><p> </p><p> 高级航天港技术工作组有250多名成员，他们来自美国国防部、美国空军、NASA各航天中心、拥有航天港的州政府、航天器子系统和部件合同商、运载火箭开发商、大学以及学会等，可谓是各行各业。大家群策群力，共同致力于制定美国航天港技术路线。 （王志魁）</p><p> </p><p> 来源：《航天员》</p><p> </p><p> </p><br />
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