海上發(fā)射那些事

文/ 小火箭

海上發(fā)射那些事

文/ 小火箭

▲ 天頂號(hào)運(yùn)載火箭在海洋奧德賽號(hào)海上發(fā)射平臺(tái)上發(fā)射的場(chǎng)景

海上發(fā)射運(yùn)載火箭的優(yōu)勢(shì)

基于海上發(fā)射平臺(tái)的運(yùn)載火箭發(fā)射相對(duì)于傳統(tǒng)的陸上發(fā)射有以下5個(gè)優(yōu)勢(shì)：

第一，利用海上平臺(tái)將運(yùn)載火箭運(yùn)到赤道附近發(fā)射能夠最大限度地利用地球自轉(zhuǎn)的力量增加火箭的運(yùn)載能力。要知道，地球在赤道上擁有最大的自轉(zhuǎn)線速度，可以高達(dá)465.1米/秒。

火箭從赤道附近發(fā)射，一路向東，可以最大限度地利用地球的自轉(zhuǎn)。這樣，可以讓體型較小的運(yùn)載火箭完成同樣的運(yùn)載任務(wù)。

第二，在發(fā)射軌道傾角為0°的同步軌道衛(wèi)星時(shí)，在赤道附近海域發(fā)射可以避免衛(wèi)星向0°傾角的地球同步軌道轉(zhuǎn)移的軌道平面變化?；鸺倪\(yùn)載能力和衛(wèi)星的在軌壽命能夠得到顯著提升。僅從軌道傾角方面考慮，同樣的火箭，如果從赤道海域發(fā)射，可以比從北緯28.5°的卡納維拉爾角基地發(fā)射的載荷增加18%左右。

第三，海上發(fā)射能夠遠(yuǎn)離人口稠密地區(qū)，有助于減少火箭發(fā)射對(duì)人的不利影響，降低火箭出現(xiàn)故障后的附加危害風(fēng)險(xiǎn)。這樣有助于降低投保費(fèi)用。

第四，海上發(fā)射，尤其是在廣袤的公海上的發(fā)射，與民航飛機(jī)的航線和其他船舶航線的沖突較少，對(duì)于清除空域的要求較低，甚至可以通過(guò)海上機(jī)動(dòng)來(lái)自主選擇與世無(wú)爭(zhēng)的發(fā)射位置。

第五，在海上發(fā)射，運(yùn)載火箭的一級(jí)和二級(jí)落區(qū)可全部在公海上，不必為躲避居民區(qū)而限制火箭的發(fā)射方位角，因此可以實(shí)現(xiàn)任意軌道傾角的發(fā)射，這個(gè)優(yōu)勢(shì)是陸地發(fā)射難以企及的。一艘海上發(fā)射平臺(tái)的可用發(fā)射方位角相當(dāng)于美國(guó)卡納維拉爾角發(fā)射基地與范登堡空軍基地兩個(gè)發(fā)射場(chǎng)的總和。

本文以迄今為止世界上唯一能夠提供此類(lèi)服務(wù)的海上發(fā)射公司為例，講述海上發(fā)射系統(tǒng)的平臺(tái)和火箭。

跨國(guó)組成的海射公司

1995年4月，美國(guó)波音公司商業(yè)空間分公司、俄羅斯能源火箭公司、烏克蘭南方設(shè)計(jì)局，以及挪威克瓦納集團(tuán)這四個(gè)大集團(tuán)聯(lián)手，組建了海上發(fā)射公司。

▲ 天頂號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射升空

這四個(gè)集團(tuán)每一個(gè)都不簡(jiǎn)單。波音就不用提了，最大的航空航天飛行器制造商，全球第二大軍火集團(tuán)。俄羅斯能源火箭公司，是聯(lián)盟系列運(yùn)載火箭、N-1運(yùn)載火箭、禮炮號(hào)空間站的締造者。烏克蘭南方設(shè)計(jì)局，1954年由蘇聯(lián)一家汽車(chē)廠改造而成，在導(dǎo)彈設(shè)計(jì)大師楊格爾的帶領(lǐng)下，研制出了蘇聯(lián)第一款量產(chǎn)型核導(dǎo)彈R-12。該導(dǎo)彈共生產(chǎn)了2335枚之多，從1959年一直服役到1993年！而且這個(gè) R-12彈道導(dǎo)彈是古巴導(dǎo)彈危機(jī)的主角。楊格爾去世后，另一位導(dǎo)彈設(shè)計(jì)大師烏特金接替他執(zhí)掌南方設(shè)計(jì)局。不久，當(dāng)年世界上威力最大的洲際彈道導(dǎo)彈“撒旦”誕生。該導(dǎo)彈可攜帶10枚75萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的分導(dǎo)式核彈頭或者1枚2500萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的熱核彈頭。冷戰(zhàn)結(jié)束，撒旦導(dǎo)彈失去了戰(zhàn)場(chǎng)。另外，美俄削減戰(zhàn)略武器條約開(kāi)始生效，撒旦導(dǎo)彈被要求全部退出現(xiàn)役。本著不暴殄天物的原則，南方設(shè)計(jì)局將撒旦導(dǎo)彈改造為運(yùn)載火箭（世界上僅有的從戰(zhàn)略核導(dǎo)彈地下發(fā)射井中發(fā)射的運(yùn)載火箭），名為第聶伯。

從此，南方設(shè)計(jì)局拿著這款世界上最大的洲際彈道導(dǎo)彈開(kāi)始進(jìn)軍國(guó)際商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。

挪威克瓦納集團(tuán)是歐洲最大的海上鉆井平臺(tái)和船舶制造公司。

1995年，來(lái)自美國(guó)、俄羅斯、烏克蘭和挪威的四大集團(tuán)共同出資，共同出技術(shù)，在開(kāi)曼群島注冊(cè)成立了世界上第一家能夠持續(xù)提供海上發(fā)射業(yè)務(wù)的公司。

美國(guó)波音公司出資40%，提供系統(tǒng)整合與總體優(yōu)化和衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)；俄羅斯能源火箭公司出資25%，提供天頂運(yùn)載火箭第三級(jí)的技術(shù)；烏克蘭南方設(shè)計(jì)局出資15%，提供天頂運(yùn)載火箭第一級(jí)和第二級(jí)的技術(shù)；挪威克瓦納集團(tuán)出資20%，提供發(fā)射平臺(tái)和指揮控制船舶的技術(shù)。

1999年3月，海上發(fā)射公司成功發(fā)射了第一枚運(yùn)載火箭。2000年波音收購(gòu)了休斯公司的空間與通訊業(yè)務(wù)。這下子，海上發(fā)射公司厲害了。休斯公司引以為傲的航空航天實(shí)驗(yàn)室被波音、通用汽車(chē)和雷神這三巨頭所瓜分。這家由傳奇的飛機(jī)設(shè)計(jì)大師、億萬(wàn)富翁霍華德·休斯一手創(chuàng)建的充滿航空航天情懷的公司就這樣沒(méi)了。留給世人的，是休斯發(fā)明的襯墊胸罩、帶鋼圈上托聚攏型胸罩、創(chuàng)造世界紀(jì)錄的H-4云杉鵝水上飛機(jī)、世界上最早的地球同步軌道衛(wèi)星、AIM-4空空導(dǎo)彈、AIM-120空空導(dǎo)彈和阿帕奇武裝直升機(jī)。此外，世界上第一臺(tái)實(shí)用激光器、早期的離子發(fā)動(dòng)機(jī)也出自休斯公司。

在上世紀(jì)80年代之前，世界上80%的通信衛(wèi)星都是休斯公司生產(chǎn)的。即使是到2000年休斯公司不復(fù)存在之時(shí)，休斯公司研制的通信衛(wèi)星在地球軌道上也依然占據(jù)了40%的份額。

▲ 圣誕島上的機(jī)場(chǎng)。綜合考慮補(bǔ)給、保障和測(cè)控等多種因素，地球上的某些海域便成為了海上發(fā)射的更為理想的場(chǎng)所。圣誕島附近的海域就是這么一個(gè)地方

海上發(fā)射的水域

優(yōu)選發(fā)射海域也是海上發(fā)射公司得以長(zhǎng)期盈利的關(guān)鍵。理論上，凡是靠近赤道的海域都可以作為從軌道動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看較為理想的地球同步軌道衛(wèi)星的發(fā)射位置。但是，綜合考慮補(bǔ)給、保障和測(cè)控等多種因素，地球上的某些海域便成為了海上發(fā)射的更為理想的場(chǎng)所。

圣誕島是澳大利亞位于印度洋東北部的海外領(lǐng)地，為火山島，面積135平方公里。北距印尼首都雅加達(dá)約500公里，東南距澳大利亞西岸首府珀斯市約2600公里，東距另一澳大利亞海外領(lǐng)地科科斯（基林）群島975公里。

這座小島上面的常住人口只有2072人，而且有相當(dāng)大的比例（85%）是華人。圣誕島靠近赤道南部，屬熱帶海洋性氣候，平均氣溫21℃～32℃，濕度高達(dá)80～90%。每年11月～次年4月偶發(fā)熱帶氣旋暴風(fēng)雨，使島周?chē)霈F(xiàn)較大風(fēng)浪，但絕大多數(shù)情況下，其周邊海域都很平靜。

海上發(fā)射公司在美國(guó)加利福尼亞州的長(zhǎng)灘組裝好火箭的部件，而主要的裝配則在裝配指揮船上完成，以便邊航行邊組裝，有效節(jié)省時(shí)間，提高發(fā)射密度。

火箭的有效載荷首先由早些年在“波音”工作過(guò)的工程師進(jìn)行測(cè)試，然后俄羅斯和烏克蘭的工程師負(fù)責(zé)對(duì)天頂號(hào)運(yùn)載火箭進(jìn)行燃料加注。之后，火箭就被轉(zhuǎn)移到海洋奧德賽號(hào)自航發(fā)射平臺(tái)的橫向架上進(jìn)行測(cè)試并等待發(fā)射了。

通常來(lái)說(shuō)，海洋奧德賽號(hào)發(fā)射平臺(tái)和海洋指揮者號(hào)指揮艦需長(zhǎng)途航行4828公里。海洋指揮者號(hào)航速較快，用8天時(shí)間到達(dá)。在勘測(cè)周邊海域的情況后，等待海洋奧德賽號(hào)發(fā)射平臺(tái)。3天后，海洋奧德賽號(hào)發(fā)射平臺(tái)前來(lái)會(huì)合（共航行11天），最后定位在離基里巴斯圣誕島370公里的赤道附近國(guó)際水域（北緯0°N 西經(jīng)154°W）。

在海洋奧德賽號(hào)海上發(fā)射平臺(tái)吃水到達(dá)22米后，發(fā)射架打開(kāi)，火箭起豎，發(fā)射平臺(tái)船員撤離到指揮艦上，并駛離到5公里以外。確保發(fā)射平臺(tái)上無(wú)人后，火箭就可以發(fā)射了。

▲ 夜幕下的挪威克瓦納集團(tuán)船舶制造廠

值得期待的海射未來(lái)

海上發(fā)射公司，由四個(gè)在航空航天航海領(lǐng)域很牛的集團(tuán)組建而成。但是，在2009年6月22日，該公司還是宣布破產(chǎn)了。

原因很多，2006年，海上發(fā)射公司的總經(jīng)理吉姆被太空探索技術(shù)公司挖走了，成為了該公司的首席運(yùn)營(yíng)官。另外，就是美國(guó)官方對(duì)海上發(fā)射公司的干擾了。

1998年，波音公司被美國(guó)政府判罰1000萬(wàn)美元，罪名是向非美國(guó)的盟友轉(zhuǎn)移洲際彈道導(dǎo)彈技術(shù)。（波音不是有強(qiáng)大的游說(shuō)團(tuán)隊(duì)么？的確有，否則罰款會(huì)高達(dá)1.02億美元的。）美國(guó)、俄羅斯、烏克蘭和挪威的組合讓美國(guó)技術(shù)限制部門(mén)頭大了。他們多次強(qiáng)制調(diào)查海上發(fā)射公司，每次調(diào)查都會(huì)讓公司停擺2個(gè)月。

美國(guó)海關(guān)也對(duì)海上發(fā)射公司的破產(chǎn)起到了推波助瀾的作用。天頂號(hào)運(yùn)載火箭委屈地被美國(guó)海關(guān)認(rèn)定為洲際彈道導(dǎo)彈。因此，美國(guó)海關(guān)強(qiáng)烈地試圖阻止攜帶該火箭零部件的海洋指揮者號(hào)?？考永Ｄ醽喐劭?。

另外，太平洋相關(guān)海域的國(guó)家聯(lián)名到聯(lián)合國(guó)參了海上發(fā)射公司一本。雖然天頂號(hào)運(yùn)載火箭使用的是環(huán)境友好的液氧煤油燃料，而非偏二甲肼/四氧化二氮有毒燃料，但是，該公司的大股東之一是曾經(jīng)研制出世界上威力最大的撒旦核導(dǎo)彈的南方設(shè)計(jì)局這個(gè)事實(shí)還是讓太平洋海域的國(guó)家心有忌憚。

2010年，海上發(fā)射公司得到了重組。 重組后，俄羅斯能源火箭公司占公司95%的股份，美國(guó)波音公司占3%，挪威克瓦納公司占2%。從此，之前的四大集團(tuán)變?yōu)槿蠹瘓F(tuán)（少了烏克蘭南方設(shè)計(jì)局），美國(guó)和挪威也大幅縮減了投資。

最后，中國(guó)發(fā)聲了！中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司已表明，我國(guó)在開(kāi)展海上發(fā)射試驗(yàn)后，計(jì)劃從2018年開(kāi)始推出面向商業(yè)市場(chǎng)的海上發(fā)射服務(wù)。

咱們的海上發(fā)射公司的組成比之前的那個(gè)四大集團(tuán)要簡(jiǎn)潔多了。無(wú)論是運(yùn)載火箭還是衛(wèi)星平臺(tái)的技術(shù)，都是咱們自己的，因此也就避免了國(guó)與國(guó)之間技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面的紛爭(zhēng)。而隨著小傾角和近赤道衛(wèi)星發(fā)射需求的增加，海上發(fā)射的優(yōu)勢(shì)將會(huì)愈發(fā)明顯。中國(guó)將挑戰(zhàn)美俄烏挪四國(guó)聯(lián)手打造的海上發(fā)射傳奇！★

在不久前舉行的第二屆中國(guó)航天高峰論壇上，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司一位負(fù)責(zé)人表示，長(zhǎng)征火箭海上發(fā)射關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)將很快進(jìn)行，預(yù)計(jì)2018年就可以面向國(guó)際商業(yè)用戶提供海上發(fā)射服務(wù)。這就意味著，蔚藍(lán)的海洋很快將成為中國(guó)運(yùn)載火箭新的起飛點(diǎn)，長(zhǎng)征火箭將從那里直上九天，奔向深邃的太空。

世界海上發(fā)射雖然沉寂了一段時(shí)間，但是從其發(fā)展思路和應(yīng)用前景來(lái)看，應(yīng)該依然具有相當(dāng)不錯(cuò)的未來(lái)。

陳彩連