各具优势的三种发射形式

航天 · 2016-10-31 18:54:40

目前，运载火箭或航天器的发射大致有三种方式：一是从地面固定发射场发射；二是在空中发射；三是从海上平台发射。载人飞船采取的是第一种方式。　　　　早先，运送航天器的运载火箭都是从地面发射场发射的。这种发射场规模一般很大，设施齐全，可以发射多种型号的运载火箭。但地面发射场由于受地理环境位置等种种因素的制约，限制了航天器的发射范围，难以满足各种类型航天器发射的需求，于是出现了从空中发射和从海上平台发射运载火箭的方式。　　　　1986年，美国轨道科学公司总工程师伊莱亚斯提出了从空中发射“飞马座”运载火箭的设想。从空中发射是用飞机将运载火箭运送到高空后，再将火箭释放，火箭在空中点火飞向预定轨道。采用这种发射方式，飞机可以在不同地点的机场起飞，飞到地面上空任何位置发射，它不受地理环境的限制。这样，不仅增加了发射窗口的机会，而且还能扩大轨道倾角的范围，因而具有很大的灵活性。从空中发射，地面辅助设备较少，发射操作简单，易于解决发射时的安全问题。从空中发射，载机相当于运载火箭的基础级（第一级），所以能提高运载火箭本身的运载能力，同对等的从地面发射的运载火箭相比，运载能力几乎可以提高一倍。由此可见，从空中发射运载火箭具有很多有利因素，也具有很大的发展潜力。　　　　美国“飞马座”运载火箭是一种三级固体有翼火箭，全长155m，起飞时重约189t。它可以将400kg左右的的小型卫星送入近地轨道，也可将270kg左右的卫星送入720km的极轨道。1990年4月5日，美国首次用改装的B-52轰炸机，进行了“飞马座”火箭发射试验。将“飞马座”火箭送至13万m高空，然后，将其释放，经5秒钟，火箭下降了近100m；接着，“飞马座”火箭开始点火，9分多钟后，它将一颗重191kg的卫星送入584km，倾角为94°的极轨道，首次发射试验获得了成功。　　　　从海平面发射运载火箭具有多种优势。大海辽阔，占地球表面积70%，运输方便。避开了人口稠密地区，安全问题成为次要因素。火箭危区选择范围较大，从而可使多级火箭的设计更加优化，射向也不受限制，而且可选择最佳的赤道水域，以获得最大的地球自转速度，从而提高火箭的运载能力。在同等条件下发射入轨的地球同步卫星，其质量可比在美国东靶场发射提高15%。1995年，俄罗斯、美国、乌克兰、挪威等国的几家公司经过充分的调查研究和可行性论证之后，决定成立一家跨国股份公司，建造一个主要由一座海上石油开采平台改装的海上发射平台、一艘指挥控制船组成的海上发射场。1999年10月19日，乌兰克研制的天顶3号运载火箭在海上平台首次进行了商业发射，顺利地将美国一颗重达345t的直播电视卫星送入预定轨道。海上发射方案有悬浮发射、平台发射和船载发射。　　　　悬浮发射。将运载火箭悬浮于水中发射，需对运载火箭施加外浮力或内浮力，保持火箭垂直稳定地置于水中。悬浮发射是一种廉价的发射方式，它省去了建设发射场的费用，运载火箭可用船整体运输，发射准备时间较短，远离船只发射，安全有保障，也可在江河湖泊里发射，是一种机动、灵活的发射方式。　　　　平台发射。目前，美国正在研究用浮动的石油平台作为未来大型运载火箭的发射平台，能发射起飞质量达3000t的运载火箭。发射时由拖轮将平台拖至发射地点，完成任务后拖回基地。平台在抵达发射地点后，能自行降下腿柱，将平台固定住。固定后的平台，能抗30m高的巨浪冲击，可抵御40m/s的强风袭击。平台上除发射设施外，还有生活区，并备有消防、安全设施。发射时，全体人员撤离发射台，发射操作由设在美国范登堡空军基地的指挥所遥控。　　　　船载发射。美国正在研究一种大型运载火箭发射船，用来发射“德尔它”系列、“宇宙神”系列和“大力神”系列运载火箭。该船体长380多米，满载排水量为500kt，采用流体性能好的低阻线型船体。上层的前方为驾驶舱，中部为发射区，尾部为轮机舱。船体用低碳钢制造，在纵向和多处局部区段进行了强化处理，能远涉重洋和经受大风大浪的冲击。在设计按优化原则综合考虑了适航性、航向稳定性、机动就位、精确发射、锚泊抗浪等实际问题。　　　　对运载火箭发射船来说，航行和锚泊作业时，保持精确的定位很重要。为此，船上装有天文导航和卫星导航系统。为了消除潮流、风向等因素的影响，为了能灵活地避让、纠偏、机动、转向，安装了侧推器。进入锚地就位时，泵入压舱水来压低船的重心。发射时，锚及液压减震支柱可稳定船体。　　　　空中，海上机动发射，不仅能满足靠近赤道，向东发射的完美要求，还可以充分利用现有的航空，航海技术和实施，投资少、见效快、技术风险小；辽阔的天空，宽广的海洋，环境优美、运输方便、有利于机动发射和选择最佳发射点，充分发挥运输工具的运载能力和大大减少发射场的建造费用和安全问题等。

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