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长征5号运载火箭选择海南文昌作为发射场,这款

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长征5号运载火箭选择海南文昌作为发射场,这款

  出品:科普中国

  靠近赤道提高发射能力新卫星发射中心选址海南

  作者:矛隼工作室

  借力腾空

  监制:光明网科普事业部

  全国政协委员、神舟飞船首任总设计师戚发轫两会期间接受采访时表示,长征5号运载火箭预计2014年首发,将为我国未来空间站的建设和探月工程三期提供运力保障。

  火箭发射可不是个简单的活计,光是准备工作,浪费的时间就多的惊人。别的不说,就前些日子的FH重型猎鹰,发射准备工作持续了个把月。而对于一些比较急的发射任务,像拯救飞行员,维修航天器,补射损毁卫星,自然是不能靠这些准备缓慢的重型火箭,还得靠一些“旁门左道”。

  法晚记者获悉,目前,承载发射任务的海南文昌发射场各主要工程项目已全部开工,测发、测控、通信等参试设备研制整体进入攻坚阶段,有望于2013年建成并投入使用。

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  文昌卫星发射基地是我国第四座卫星发射基地,也是我国纬度最低的发射基地,该基地投入使用后,将进一步提高我国卫星发射能力,并且增强我国在国际卫星发射市场的竞争力。

  图为UR-100火箭示意图(来源:wiki百科)

  原理解读·速度

  这些“旁门左道”中,准备速度最快的莫过于前苏联的“宇宙”系列火箭。这个“宇宙”的来头不小,一开始是战略火箭军的洲际导弹,应用了当时最先进的火箭发动机技术。第一代UR-100在1960年代投入使用,不仅作为航天火箭,也作为洲际导弹威慑美国。在作为洲际导弹使用的时候,发射准备时间约莫25分钟,比第一代R-1和R-7A导弹动辄2-3小时的发射准备时间要快得多。而作为运载火箭使用,准备时间则需要几个小时至2天,取决于当地气候和发射窗口时机。如果不考虑轨道直接强行发射,也不是不不行,就是发射载荷低了很多,难以与正常运载火箭相比。

  火箭发射场距离赤道越近、纬度越低,发射卫星时就可以尽可能地利用地球自转产生的离心力,因此所需要的能耗较低,使用同样燃料可以达到的速度也更快,卫星消耗的燃料可节约100公斤左右优势

  图为UR-100(SS-19)导弹(来源:wiki百科)

  地理优势:海南具有优美的自然环境,且能源、交通和通讯都具备建设航天发射场的条件,能提供有力的后勤支持

  但是UR-100也存在着相当多的问题,它的载荷能力严重不足,甚至不能将“联盟”号飞船送上天。在不考虑发射窗口的紧急发射中,UR-100的LEO轨道投送能力甚至不到1吨,连苏联自家最小的“闪电”通讯卫星都发射不了。这样低的载荷能力,严重影响了紧急卫星发射的意义。

  交通方便:大型运载火箭可以利用船舶运输,运输的火箭直径不受限制

  UR-100火箭的后代被命名为UR-200,西方则称为“宇宙-3”.这种火箭的常规发射LEO载荷达到了5吨,在紧急发射中也达到了2吨以上。相比于其他运载火箭,其发射准备时长大大缩短,一般发射任务需要2周准备,紧急发射待命火箭则不到1小时。由于轨道投送能力有了突破性提高,可以不考虑发射窗口紧急补射卫星或者发射救援飞船。

  安全性好:大型运载火箭各级落区都是海洋,没有国土污染。发射同步轨道卫星,射向不经过人口稠密地区

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  综合开发:建在海南,在进行商业发射的同时,还能促进海南旅游业的发展

  图为UR-200火箭(来源:wiki百科)

  劣势

  紧急发射能力使得UR-200火箭获得了很多非凡的使命,打两颗卫星都是小意思了。其中最为典型的,还是礼炮-7号任务。之前俄罗斯上映的太空航天大片《礼炮七号》任务中,救援礼炮-7号空间站就是由UR-200火箭发射,由于发射窗口得当,包括改造联盟T-13飞船在内的整个准备时间不到2周就完成了。在苏联航天员弗拉基米尔·贾尼别科夫和航天工程师维克多·萨维内赫进行了非常规对接,最终挽救了价格不菲的空间站。

  气候:常受到强热带风暴和台风的影响

  而UR-200急速发射能力的体现,还得说到苏联的大规模核战演习——盾牌-82。演习中,需要发射一种“卫星歼击机”,实质上就是“反卫星卫星”去追赶目标卫星,在它旁边爆炸,依靠破片达成杀伤效果。由于当时技术并不成熟,这种“卫星歼击机”有一定的脱靶概率,如果第一发脱靶后对靶标束手无策,难免会让美国人笑话。政治局决定了,就由UR200来承担这个“补锅”的重任。

  长征5号

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  长征5号火箭将采用液氧和煤油,燃烧产物主要是水和二氧化碳,污染较小。长征5号火箭和欧洲研制的阿丽亚娜-5型火箭水平相当,甚至一定程度上功能更强。

  图为“质子号”(UR-500)火箭(来源:wiki百科)

  长征5号与其他国家部分火箭参数对比

  在48小时内,苏联紧急发射了2枚UR-200火箭作为反导系统拦截的靶标,1枚UR-200火箭携带卫星进入1050km高轨道作为反卫星拦截的靶标。拦截过程中,不出政治局的预料,由于“质子”号发射的拦截器一发不中,拜科努尔航天中心的专家们差点只能看着靶标“望靶兴叹”。国土防空军紧急翻出UR-200的储备,又用“宇宙-3M”(UR-200系列产品)紧急发射2枚“卫星歼击机”,彻底摧毁了靶标。而这些全部5枚UR-200火箭的发射任务都在不到24小时内完成,拦截过程在72小时内完成,其紧急应变能力可见一斑。

  注:LEO全称是LowEarth Orbit,近地轨道,即航天器距离地面高度较低的轨道。通常用LEO载荷来判断一款火箭的运载能力。

  在苏联解体后,UR-200的紧急发射必要性不在,普通的任务完全可以使用更老更便宜的UR-100火箭完成,更大载荷的任务则由“质子”号火箭完成。UR-200逐渐只承担为国际空间站提供补给的任务。在俄联邦下一代火箭计划中,整个“宇宙”系列运载火箭会被新型大载荷火箭所取代。

  美国肯尼迪航天中心与卡纳维拉尔角航天中心

  不过,快反火箭并非如此消失在历史的长河中,中国研发出了长征十一号固态运载火箭,正是对于宇宙系列火箭的继承,其也拥有快速发射的能力,可以说是我国的应急尖兵。

  (北纬28度)

  本版文/记者 王永生协助制图/王敬霞王媛媛王岳

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