美国航天发射场

　　美国是世界上航天发射活动最多的国家，其航天发射场共有6个，其中卡纳维拉尔角发射场和范登堡空军基地用于载人发射。

　　1. 卡纳维拉尔角发射场         建于1949年5月，1950年7月启用，1958年1月31日在这里发射了美国第一颗人造地球卫星，此后在这里又发射了“水星”计划和“双子星座”计划的载人飞船，是美国最重要和规模最大的国家靶场和国防部重点靶场之一，由空军管理。主要进行战略导弹研制性试验，也可进行各种战术导弹试验，以及发射倾角为0～60°各种航天器等，先后建立了60多个发射设施，目前只有十几个还在使用。包括发射渐进一次性运载火箭（EELV）的37号发射场和41号发射场。         发射主要型号： 1950年7月，首次发射了一枚A-4/WAC下士火箭。此后，又进行过多次运载火箭的发射工作，包括宇宙神火箭、大力神火箭、宇宙神-阿金纳火箭、侦察兵火箭、土星5火箭、土星1B火箭等。从卡角进行的航天器发射任务，包括了美国所有向地球同步轨道的发射任务。从这里还发射过阿波罗飞船、天空实验室、不载人行星和行星际探测器、科学、气象、通信卫星等。因此，卡角是美国航宇局的载人与不载人航天器进行飞行前试验、测试、总装和实施发射的重要基地。         目前，卡角所使用的发射阵地共有7个，大体可分为两类。一类是原有导弹发射阵地经过部分改装而成的。许多导弹已结束了研制试验，原来的试验发射阵地经过适当改装，即可用作航天器发射场，如19号大力神-双子星座发射阵地。另一类是专为航天发射而新建的，如36号宇宙神-半人马座发射阵地，34号土星1发射阵地，37号土星1B发射阵地以及39号土星5发射阵地。         34号发射阵地位于卡角的北端，占地0.14平方公里， 于1961年6月建成，同年10月首次用于发射试验，以后又进行了多次土星1的研制飞行试验，后来为了发射土星1B，作过一些修改，目前已拆除。34号发射阵地的发射方案和布局与以往的没有什么大的区别，装配、测试和发射工作都是在发射阵地的发射台上进行的。发射台借助活动的或固定的服务塔对火箭进行起竖、对接、测试和各项准备工作，并通过脐带塔将各种燃料管道、供气管道、电源和通信线路与飞行器连接起来。60年代初，为了实施土星5-阿波罗计划，美国航宇局和国防部联合进行了土星5火箭发射阵地的选场工作。最后决定在卡角北部地区的梅里特岛一带建设。选择此处的原因是：箭体落区适当；与居民点距离适当，便于安置职工、家属，解决供应问题；可以充分利用已有的技术设备和力量。         多年来，火箭、飞行器的装配、飞行前测试和起竖工作都是在发射台上完成的。但由于飞行器日趋庞大、复杂，测试项目繁多，发射场地处海边，露天工作的气候环境难以得到保证，一次发射，往往要花去几个月乃至十几个月的时间，导致发射场的利用率太低，发射台的发射频率也低。针对上述问题，对39号发射阵地的设计进行了改进，采用了与以往不同的新的方法——活动发射方案。也就是取消了水平测试，把整个飞行器的垂直总装、测试和发射前准备工作集中在一个巨型厂房内进行。仅于发射前两周，甚至更短的时间才将发射台-脐带塔（保持测试连接状态）一起运往发射场，在发射场上只进行加注推进剂、必要的射前检测和实施发射。39号发射阵地包括39A、39B两个发射场区及其它辅助设施，由如下部分组成：飞行器装配大楼（也称垂直总装测试大楼），该楼是飞行器分级和整体装配测试的场所。整个建筑由高跨、低跨两部分厂房组成。高跨厂房底面积134米×156米，高160米，内分4个工作间，均能容纳一个装在活动发射台上的完整的阿波罗-土星5，并为装配测试等工作提供了足够的辅助车间和设备。在4个工作间之间是个过道，一直延伸到低跨厂房中。 低跨厂房底面积为84米×134米，高64米，其中设有二子级、三子级火箭进行准备和测试的8个工作间，通过工作平台对火箭各级进行测试和准备工作。在飞行器装配大楼里还有各种起重设备、通风系统。 发射控制室它的结构与以往发射阵地的那些地堡式发射控制室不同，是一幢与一条长48米的封闭通道相联的三层楼，位于飞行器装配大楼东南方，所起的作用与以前的控制室相同，对飞行器的各个部件进行监视、试验。发射控制室地基尺寸为110米×46米，分三层。第一层为办公室、食堂、医务室等。第二层放置遥测、地面接收仪器和记录设备。第三层是4个发射室，其中3个发射室内的仪器与飞行器装配大楼的高跨工作间相连。中心计算机和控制台都和装配大楼里或发射场上的飞行器直接连接。在测试、对接、试验、加注以及发射期间，发射人员可以直接或通过电视监视并控制。 控制室里有两套独立的计算机系统用来监视控制数据。另外，还设有整个发射阵地的通信系统，通过闭路电视可以从发射控制室对某些相隔很远的地区和危险区内的活动情况进行实时观察。 活动发射平台它的作用是支承、装配和测试飞行器，并被运往发射场区对火箭实施加注、临时检查和发射。它具有双重作用：在飞行器装配大楼内，它作为一个装配平台，火箭竖立在上面，进行装配和测试；它也是火箭的发射平台，火箭在其上面进行推进剂加注、射前检查、点火和发射。共有３个活动发射平台，平时停放在飞行器装配大楼附近的停放场上，执行任务时被置于飞行器装配大楼或发射场区，可同时对３枚火箭进行发射准备。发射平台由底座和竖立在其上的脐带塔组成。底座内分两层，有20多个房间，包括机械设备间、操作支援间、通信电视间和其它设备间。发射平台上有4个支撑臂，发射前用来支撑火箭。脐带塔为全钢结构，位于平台的一端，塔上有9个通往飞行器的摆臂，17个工作平台以及各处推进剂、气体、电气和仪器系统的分配管线。 活动发射平台与运输车的连接是靠运输车的四角可以伸缩的、能自动定心的平面连接台和定位系统，以及发射平台底部的4个方形突出部来实现的。 运输车采用的是露天煤矿用的履带式运输车技术。这种方案不仅可以节省研制时间和费用，而且装载能力超过了移动飞行器和活动发射平台的设计载荷。运输车每台自重2720吨，驮运能力在5400吨以上，可将一座发射平台连同一枚垂直立在台上的火箭一起驮运，以1.6公里/小时的速度运行。 运输车由一个平台、底盘、液压系统、推进系统和动力系统组成。它的作用是牵引活动发射平台在发射场区、停放场和飞行器装配大楼之间移动。还将使活动服务塔在停放场和发射场区之间移动。 运输车长41.2米、宽34.7米，是一个盒形钢结构。车架是一个封闭结构，进出通过升降口，车身内部有适当的照明和空气调节。底盘每端各设一个驾驶室，成对角线布置。在每个履带车上方设有一个液压千斤顶，用以提升和放下载荷。为使物件保持水平，上下活动在5厘米以内，采用了单独的液压伺服系统。动力装置是用两台2022.6千瓦的柴油机带动4台1000千瓦发电机， 驱动16台牵引马达，用两部783.3千瓦的柴油机带动两台750千瓦发电机给调平、 起重和转弯系统提供动力。 运输车总质量超过8160吨，其专用路面的承载强度为4.5×105帕。活动服务塔 用于在准备发射期间，给在发射台上的飞行器安装火工品和其它不 宜在飞行器装配大楼中安装的设备。平时停在停放场上。在活动发射台运至发射场区后，运输车将活动服务塔运送到发射台处，通过各层平台给飞行器安装火工品, 并加注推进剂等。它是一个桁架式结构塔，塔上有5层封闭式工作平台。 发射场区 有A和B两个发射场区。整个发射场区呈八角形，面积1.3平方公里， 中央是个坚固的混凝土台座。台座下的地下室是电子设备终端间、环境控制设备间、高压气贮存系统室、宇航员及工作人员紧急避难间。总之，39号发射阵地的整个发射程序可概括为：各级火箭被送至39号发射阵地的码头或机场，[next] 然后送往飞行器装配大楼，在大楼的低厂房内完成单级测试，尔后通过运输过道送往高厂房总装间，并在活动发射平台上进行对接、总装、综合测试等工作，之后，运输车将活动发射平台和测试好的火箭/ 航天器一并送往发射场区，在活动发射平台停放好后，运输车又回到服务塔停放场，将活动服务塔送至发射台，进行发射前的测试、加注并安放火工品，临发射前将活动服务塔撤出放回停放场，发射完后又用运输车将活动发射平台送回飞行器装配大楼。         卡角的发射控制中心：卡角的发射控制中心建在卡角工业区东北角，与最后的发射场相距约2.5公里，由控制显示系统、音频通信系统、可变程序转换系统、气象预报系统、总配线架信号分配系统和发射场测量设备控制系统组成。 控制显示系统该系统包括电视监视设备、控制台、显示器、标图板和记录设备等。可分成主操作区、4个辅助操作区。主操作区用来指挥整个发射场的试验工作，显示发射场各点、站的工作状态、轨道数据和计时信号。辅助操作区用来控制发射操作以外的工作。 音频通信系统由直接话路，火箭测试设备技术操作的测量通信网络，控制台的监视输入网络，声响发射计时系统以及当地的电话、广播系统等组成。 可变程序转换系统系统主要部件有用于直通电话点-点线路可变程序转换器、火箭操作内部通信系统和火箭测试设备技术操作通信系统的测量网线路可变程序转换器、控制台和外用设备。它的作用是使发射场工作的音频通信能够进行快速转换。气象预报系统它的作用是提供狂风、闪电和大雨警报，作出毒性燃料和放射性材料的扩散预报，为发射任务提供气象预报。总配线架信号分配系统它的作用是接收所有传送到发射控制中心的外部信息，并将其分配到各显示器。 发射场测量设备控制系统这是一种数字式监视控制通信系统。系统本身具有自检能力。         卡角的地面跟踪系统卡角的地面跟踪系统由一系列的跟踪站和跟踪船组成。 一般地说，一个典型的地面跟踪站都包括如下几个部分：光学跟踪仪、测量雷达、遥测接收机站、通信设备、控制指令发射机、定时信号发生器、气象站。卡角的地面跟踪系统用于为卡角的发射工作提供轨道数据、气象数据，校准仪器系统和进行通信中继等工作。除上述的跟踪站外，卡角的跟踪系统还包括若干测量船和测量飞机。这些船通常位于阿森松岛和非洲东海岸之间，成为最南面的跟踪站。此船能跟踪地球卫星和少量的星际探测器，主要的跟踪任务是搜集再入飞行器的数据，这种测量跟踪船配备有C波段、X波段和L波段雷达，能以多频技术跟踪多个目标。这样，一系列的跟踪站、靶场测量船和测量飞机，可将该靶场伸展到非洲好望角以东洋面，从而可以不受限制地跟踪空间发射目标。
　　2. 范登堡空军基地

        范登堡空军基地于1964年5月成立，为国家靶场和国防部重点靶场之一，由空军管理。西靶场共建成发射台和地下井50多套，目前使用的有20多套，1984年将6号发射场改建成航天飞机发射场。该靶场主要进行战略导弹使用性试验和武器作战试验，以及发射各种军用和极轨道卫星等，战略导弹的落区位于夸贾林环礁，是美国最重要的军用试验基地。西靶场向西发射(发射方位为140°～121°，轨道倾角为56°～104°)，向正南还可以进行极轨发射，正好弥补东靶场只能向东发射的不足。         发射主要型号：         该基地于1958年12月发射了第一枚导弹——雷神中程弹道导弹。之后不久，又发射了第一枚洲际导弹——宇宙神D。还使用雷神／阿金纳火箭发射了世界上第一颗极轨道卫星——发现者1号。1972年被选作美国西海岸的航天飞机发射基地。1979年开始着手改建，1985年竣工。 该靶场主要进行战略导弹使用性试验和武器作战试验，以及发射各种军用和极轨道卫星等，战略导弹的落区位于夸贾林环礁，是美国最重要的军用试验基地。         选择范登堡空军基地作为美国继卡纳维拉尔角后的第二个航天飞机发射场有如下几个方面的原因： 1.从地理位置考虑。范登堡空军基地位于北纬34°37′，西经120°35′，向西发射，发射方位为140°～121°，轨道倾角为56°～104°，向正南还可以进行极轨道发射，正好弥补了肯尼迪航天中心只能向东发射的不足。 2.可以最大限度地利用原发射基地的大多数地面设施。 3.航区往西或西南延伸，跨过太平洋，避开了人口稠密区和工业城市，测量和监控环境好，测量、跟踪站设在加利福尼亚州海岸、夏威夷及太平洋诸岛上。 4.交通便利，航空、铁路、公路、海运都很畅通。 5.气候温和，降雨较少，有利于空间发射。         范登堡空军基地的航天发射设施的种类与卡纳维拉尔角的差不多。自1959年发射发现者1号以来，在范登堡发射的火箭已将450多颗卫星送入极轨道，这些卫星覆盖了地球的绝大部分地区，并执行外大气层实验、气象预报、地球资源探测、导航辅助及军事任务。 1960年，美国航宇局插手该基地，在海军导弹试验场成立了一个小型试验辅助办公室，并于1965年在范登堡建立了西部试验靶场分场，改进了一个旧的空军雷神／阿金纳发射台——航天发射阵地2(SLC-2)，以适应德尔它火箭的发射。该基地有十分完整的50年代建造的航天发射阵地10(SLC10)。1965～1980年间，空军用10号航天发射阵地发射改进的雷神火箭，将31颗卫星送入空间。1980年该阵地退役，处于看管状态，但现设备仍完好无损，还可再次启用。 1985年，该基地建造了航天发射阵地6(SLC6)，供发射航天飞机用。6号阵地的两个发射台曾打算用于大力神3M火箭发射载人轨道实验室，1969年取消了这个计划，修建暂停。后来又决定将其改建为航天飞机的发射场。 范登堡基地与卡纳维拉尔角不同，没有使用飞行器装配大楼，也不用活动发射台，与以往固定式发射台上的组装方式相同，将航天飞机轨道器的各个器件一个一个竖起来，装上发射台，轨道器将从水平状态竖起到垂直状态，最后与外贮箱组装连接。         发射台由原来载人轨道实验室的发射台改建。在发射台底座安装三根粗大的导流管，可把固体火箭发动机和三台主发动机的燃气排走。 运输车用于把固定火箭助推器从助推器整修与组装厂房运到发射场区。还可运送轨道飞行器／外贮箱的起竖支撑板和航天飞机主发动机的入口工作台。该车每轴4轮，用液压马达驱动、操纵和调节。 活动服务塔负责向轨道飞行器供气、供电、供燃料。服务塔利用本身的液压马达驱动在铁轨上运行。基底由9辆台车组成。其中4辆有驱动装置，可带动其它台车。 装配大楼由于发射基地经常刮大风，影响发射工作，因而修建了可移动的箱形结构装配大楼。楼一端有一个巨大的车库式大门。发射台的装配工作开始时，活动服务塔和装配大楼分别沿轨道朝互相靠拢的方向移动，在发射台对边啮合。发射计时指令开始时将分别退回原位。 有效载荷转接间、准备间及支援系统转接间用于起竖和连接航天飞机轨道器与外贮箱，给轨道器提供多种服务，把有效载荷运到发射台。准备间进行有效载荷的装配和测试。支援系统包括有效载荷准备间和转接间的气动装置、发射台有效载荷的冷却系统等。[next] 脐带系统包括能保证快速连接／快速脱落的地面电气设备，用于保护脐带地面部分的尾部服务架。 地面低温系统指气源贮存系统、液氢、液氧的分配系统、主推进剂的液氢贮存系统和液氧贮存系统。 自燃燃料系统指四氧化二氮、肼和一甲基肼系统。 发射控制室它是一座两层楼的砖建筑，内有控制中心和支援设备，发射处理系统的组件，通信系统，闭路电视，危险和安全监视器，指挥控制台，各种遥控、遥测仪器。该中心的设备都具有遥控和自动操作能力，可以遥控、监控、记录、鉴定飞行器／元器件以及地面设备的操作情况；可监控发射台上火源和毒气探测系统的工作；可对突发事故进行反应协调。 范登堡空军基地的发射控制中心范登堡空军基地的发射控制中心集中在范登堡空军基地南区的488号大楼里，由靶场控制中心、操作控制中心、靶场安全中心、区域控制中心和无线电跟踪系统雷达组成。 靶场控制中心该中心的任务是在靶场每执行一次任务之前，必须掌握参与任务的所有测量站、指令站、遥测站、通信站和对空监视站的工作状况，判断整个靶场能否满足用户要求。 操作控制中心主要设备有6个通信控制台，状态显示板和4个闭路电视监视器。该中心要与各控制中心和参加试验工作的测量站进行通信联络。 靶场安全中心该中心的主要任务是为飞行控制人员显示实时飞行位置。若火箭飞离规定的安全区，便可令其炸毁。主要设备有靶场安全实时数据检查控制台、飞行控制台和指令发射机控制台。 区域控制中心该中心的主要任务是将发射阵地和预定航区内及其周围的船只、飞机、车辆和人员的活动情况报告给靶场指挥员。主要设备是一台控制台，它由靶场技术勤务承包商的高级技术人员操作。 无线电跟踪系统雷达该雷达的主要任务是为发射计划提供跟踪和引导信息，以满足用户要求。         范登堡空军基地的地面跟踪系统分布在加利福尼亚海岸和太平洋诸岛上。由雷达跟踪和遥测设备、光学跟踪设备、遥测接收站、通信设备、定时信号中心、气象设备等组成。 雷达跟踪设备设置在大陆、海岛、跟踪船、下靶场的各个群岛上，如默古角、圣尼科拉斯岛、阿圭洛角等，包括各种脉冲雷达和被动式连续波雷达。 为了接收遥测数据，在默古角、阿圭洛角、圣尼科拉斯岛和夏威夷设有固定遥测站，还有成套设备的遥测船、机动遥测车和遥测飞机，主要的遥测数据处理设备装在默古角。         光学跟踪设备包括固定的电影经纬仪、可移动的电影经纬仪、机动的光学跟踪装置、跟踪望远镜和各种电影和静态画面摄影(照相)机。这些光学跟踪设备设在默古角、阿圭洛角、范登堡空军基地、圣尼科拉斯岛等地，见表4。 定时信号中心设在阿圭洛角、默古角和圣尼科拉斯岛上。 气象设备包括默古角、阿圭洛角和圣尼科拉斯岛上的三个固定站，以及两个远洋站。另外，还用气象探测火箭来获得海拔30480米高度的气象概略数据。 整个基地的通信由默古角通信中心来协调，是音频信号、数字信号、控制信号和电传打字线路的会合点。在默古角操作楼里，柯林斯公司240路的微波多路传输系统把阿圭洛角、圣克鲁斯岛、默古角和圣尼科拉斯岛上的一些设备连结在一起。

---