中國太空夢想從這裡啟航

中國太空夢想從這裡啟航(慶祝改革開放40周年科技系列報導之太空篇(16))

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嫦娥工程、空間站計劃、北斗導航系統……中華民族以只爭朝夕的忘我奮鬥精神,取得一個又一個舉世矚目的太空成就。乘著改革開放的春風,那些曾經可望不可及的太空夢想紛紛照進現實,不僅深刻改變著中國人的生產和生活,而且使地球村的成員普遍受益。

如果說是運載火箭托舉起中國的太空夢想,那麼發射中心則是太空夢想沖天而起的地方。改革開放40年來,中國一方面在不斷完善已經建成的三大發射中心的基礎上,開發建設了低緯度海南文昌發射中心;另一方面,積極探索海上發射技術,為高密度、機動發射奠定了基礎。

從海角天涯直上九霄

2016年6月25日20時00分,中國太空迎來舉世矚目的歷史性時刻,中國載人太空工程為發射貨運飛船而全新研制的長征七號運載火箭從首次投入使用的海南文昌太空發射場點火升空,600多秒後,載荷組合體與火箭成功分離,精確入軌,發射取得圓滿成功。4個多月之後,11月3日20時43分,還是在文昌發射場,中國最大推力新一代運載火箭長征五號騰空而起,之後做到載荷組合體與火箭成功分離,進入預定軌道,發射再傳捷報。這些勝利標誌著中國首個濱海發射基地,也是世界上為數不多的低緯度發射場之一,經受住了實戰考驗,肩負起太空探索使命。

文昌發射場位於北緯19度37分,東經110度57分,是名副其實的低緯度濱海發射基地,它可以借助接近赤道的較大線速度以及慣性帶來的離心現象,使火箭燃料消耗大大減少,同時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。這些得天獨厚的條件使得這裡一直是中國太空發射場的理想選地。實際上,早在上世紀70年代,海南島就被列為最佳太空發射場址之一。上世紀90年代中期開始,經過多輪科學評估,文昌市龍樓鎮最終被確定下來。2009年9月14日,工程破土動工,經過5年建設,2014年10月,工程基本竣工。2015年1月,文昌發射場迎來長征七號火箭,開始向實戰方向邁進。

文昌發射場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太空器的發射任務,對於優化和完善中國太空發射場布局、推動太空事業可持續發展具有重要戰略意義。此外,該發射場為國際商業太空發射提供了廣闊空間,將有更多國家和地區的太空器在這裡發射升空。特別值得一提的是,與文昌太空發射場相配套,規劃建設了海南太空主題公園,設施包括太空飛船訓練模擬器、太空指揮控制中心模擬現場、太空空間站任務訓練模擬器等,對帶動海南省基礎設施建設、促進當地太空旅遊業的發展、促進地區繁榮具有重要推動作用。

內陸「三劍客」聯袂問天

11月20日,主要用於開展空間環境探測及相關技術試驗的試驗六號衛星由長征二號丁運載火箭成功發射入軌,根據《愛太空網》的統計,這是今年酒泉衛星發射中心進行的第13次發射。酒泉衛星發射中心主任張志芬日前表示,該中心今年將創自身太空年度發射頻率新紀錄;該中心成立以來的60年間,先後執行110多次太空發射任務,成功將約150顆衛星和11艘飛船、11名太空員送入太空。

始建於1958年的酒泉衛星發射中心是中國創建最早、規模最大的綜合型導彈、衛星和運載火箭發射中心,也是中國目前唯一的載人太空發射場。目前,酒泉衛星發射中心主要執行中國低、中軌道及高傾角軌道的科學實驗衛星、返回式衛星以及載人太空的發射任務。這裡創下一系列中國太空發射紀錄,其中包括中國第一顆人造地球衛星、第一顆返回式人造衛星、第一艘載人飛船、第一個目標飛行器。

位於山西省忻州市岢嵐縣的高原地區的太原衛星發射中心是中國第二個導彈與衛星發射基地,始建於1967年。太原衛星發射中心具備了多射向、多軌道、遠射程和高精度測量的能力,擔負太陽同步軌道氣象、資源、通信等多種型號衛星和運載火箭的發射任務。中國第一顆太陽同步軌道氣象衛星、第一顆海洋資源勘察衛星都從這裡成功發射。值得一提的是,太原衛星發射中心還見證了中國第一次以一箭雙星方式發射外國商業衛星。1997年12月8日,該中心第一次執行國際商業發射,成功將美國摩托羅拉公司製造的兩顆銥星送入預定軌道。

今年11月19日,第42、43顆北斗導航衛星發射升空並組網成功,人們注意到這兩顆北斗衛星的發射地仍然是西昌衛星發射中心,這裡被稱為「北斗發射專業戶」果然名不虛傳。「北斗鐘愛西昌」的原因其實並不複雜,因為該類衛星星座由中圓軌道衛星、傾斜地球軌道衛星和地球靜止軌道衛星組成,這些軌道都屬於太空中高軌道。中高軌道衛星一般由長征三號甲系列火箭發射,而長征三號甲系列火箭一般在西昌衛星發射場實施發射。此外,相對低緯度和全年都適宜發射的天氣氣候條件都能滿足北斗高密度發射需求。西昌衛星發射中心於1984年執行首次發射任務,至今已經組織了100多次太空發射任務。

海上發射呼之欲出

科技發展永無止境,人類探索太空奧秘一直在路上。為適應太空進一步發展的需求,中國在太空發射領域特別是太空發射中心建設方面持續發力,努力開拓新型海上發射平台,把赤道附近蔚藍大海打造成新的問天出發點。

低緯度海上發射可以大幅提高發射效率,降低發射成本。據太空科普微信公號「小火箭」創始人、太空專家邢強介紹,由於赤道區域擁有地球最高自轉線速度,衛星發射距離赤道越近,就越能更好利用地球自轉的力量,增加火箭的運載能力,降低發射成本。另一方面,在發射軌道小傾角的同步軌道衛星時,在赤道附近海域發射可以避免衛星軌道轉移時的軌道平面變化,顯著提高火箭運載能力和衛星在軌壽命。此外,低緯度海上發射可以使得發射方位角更廣、空域要求更低等。

為了做到從海上出征太空,中國太空從兩個方面持續發力。一是突破火箭海上發射技術。通過對新一代固體運載火箭長征十一號進行技術改造,充分利用其靈活發射、快速響應等一系列優勢,使其成為海上發射的主力。據中國太空科技集團一院長征十一號火箭副總指揮金鑫介紹,長征十一號火箭海上發射的關鍵技術已經突破,將可進一步滿足越來越多低傾角軌道衛星的發射需求,大幅提高長征系列火箭的任務適應性。二是構建藍色發射平台。為克服海面的晃動和高溫熱流的引導等問題,需要構建適應海面發射的平台。近年來,隨著中國海工科技的快速發展,「藍鯨1號」鑽井平台和世界先進水平的集裝箱船「鄭和號」等超級海工裝備應運而生,這為性能優異的海上發射平台的建設奠定了堅實基礎。據中國太空科技集團有限公司宇航部部長尚志在今年9月底的一次演講中透露,中國海上發射的首秀計劃於2019年上半年舉行。

張保淑