運(yùn)載火箭海上發(fā)射運(yùn)用樣式研究

李利群，李 成，韓秀利，許國(guó)志

（太原衛(wèi)星發(fā)射中心，太原，030045）

0 引言

2019 年6 月，中國(guó)成功實(shí)施首次海上發(fā)射任務(wù)，填補(bǔ)了中國(guó)海上發(fā)射空白，也為提升太空投送能力、實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)入空間提供了新的發(fā)射運(yùn)用樣式［1-2］。隨著未來(lái)小衛(wèi)星及各類星座發(fā)射需求的加速擴(kuò)大，從中國(guó)后續(xù)航天發(fā)射任務(wù)規(guī)劃上看，海上發(fā)射任務(wù)數(shù)量呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，2023年中國(guó)將執(zhí)行約6次海上發(fā)射任務(wù)，后續(xù)將很快達(dá)到年均10次以上。同時(shí)，執(zhí)行海上發(fā)射任務(wù)的運(yùn)載火箭也呈現(xiàn)出運(yùn)載能力大幅提升、技術(shù)狀態(tài)日趨復(fù)雜的發(fā)展態(tài)勢(shì)，液體大型捆綁式運(yùn)載火箭海上發(fā)射在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)也將實(shí)施。運(yùn)載火箭海上發(fā)射將很快形成航班化、規(guī)模化運(yùn)用的常態(tài)［3-5］。目前海上發(fā)射的運(yùn)用樣式仍然處于初步探索階段，組織實(shí)施還不成體系，技術(shù)狀態(tài)還不夠先進(jìn)，測(cè)試發(fā)射流程還比較復(fù)雜，與未來(lái)運(yùn)用需求還存在差距。

1 海上發(fā)射現(xiàn)狀分析

截至2023年9月，中國(guó)共采用三型運(yùn)載火箭實(shí)施了6 次海上發(fā)射，其中，長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭4 次、捷龍三號(hào)運(yùn)載火箭1次、谷神星一號(hào)1次。

1.1 任務(wù)基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

6 次海上發(fā)射任務(wù)中，運(yùn)載火箭多為四級(jí)固體火箭，發(fā)射方式采用冷發(fā)射4 次、熱發(fā)射2 次，共計(jì)將41 顆衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道。其中太陽(yáng)同步軌道3次，小傾角軌道3次，4次發(fā)射點(diǎn)位于遠(yuǎn)海海域，2次發(fā)射點(diǎn)位于近岸海域，5 次為拖航航渡方式，1 次為自航方式。

1.2 任務(wù)特點(diǎn)

a）以遠(yuǎn)海海域?qū)嵤┌l(fā)射為主。

目前海上發(fā)射主要集中在中國(guó)黃海、東海海域，發(fā)射點(diǎn)距離出發(fā)母港較遠(yuǎn)，海上航渡時(shí)間較長(zhǎng)，航行及拋錨定位等工作程序多，受氣象海況影響較大。同時(shí)，發(fā)射海域位于公海，附近航線較多，航渡期間需要海警系統(tǒng)派出多艘船舶進(jìn)行伴隨護(hù)航和發(fā)射海域的掃海警戒工作。

b）航落區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

目前海上發(fā)射主要以太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星為主，從中國(guó)北部海域?qū)嵤┌l(fā)射時(shí)，南射向的發(fā)射彈道從中國(guó)東南沿海附近通過(guò)，靠近上海、寧波等城市，貼近或穿越中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，并飛越馬來(lái)西亞、印度尼西亞等國(guó)上空。

c）小衛(wèi)星商業(yè)發(fā)射占比大。

海上發(fā)射多為商業(yè)用途小衛(wèi)星，其中約有占總數(shù)量46%（19 顆）的長(zhǎng)光高分03 等衛(wèi)星是用于星座組網(wǎng)，星座組網(wǎng)發(fā)射任務(wù)還未能大規(guī)模開(kāi)展運(yùn)用。

d）指揮設(shè)施設(shè)備逐步集成化。

海上發(fā)射歷次任務(wù)使用的指揮設(shè)施設(shè)備經(jīng)歷了從無(wú)到有、從拼湊到集成、從簡(jiǎn)陋到完善的發(fā)展過(guò)程，發(fā)射任務(wù)前方后方、海上岸上、多指揮中心間通信鏈路日趨完善，航渡、發(fā)射、飛行態(tài)勢(shì)信息更加完善，任務(wù)指揮控制方式逐步優(yōu)化、能力逐步提升。

1.3 運(yùn)用樣式方面的不足

a）技術(shù)狀態(tài)多變，任務(wù)準(zhǔn)備工作復(fù)雜。

每次發(fā)射均需要綜合考慮發(fā)射點(diǎn)、發(fā)射彈道、航落區(qū)安全性等多方面因素，進(jìn)行大量計(jì)算仿真。彈道經(jīng)過(guò)多次調(diào)整優(yōu)化，新的發(fā)射點(diǎn)位置需要多次勘察，并需要經(jīng)過(guò)任務(wù)組織、發(fā)射、航海、氣象、安全等相關(guān)方多次研究討論可行性，再逐級(jí)確認(rèn)審批通過(guò)。

b）任務(wù)輔線工作多，實(shí)施周期較長(zhǎng)。

目前海上發(fā)射任務(wù)實(shí)施周期約20天，其中火箭、衛(wèi)星測(cè)試對(duì)接等產(chǎn)品主線工作時(shí)間約7天，只占任務(wù)總周期時(shí)間的三分之一，其余大量時(shí)間均用于發(fā)射船舶改裝加固、發(fā)射支持設(shè)備和指揮控制設(shè)備上船固定、船隊(duì)編組出海航渡、發(fā)射船拋錨定位等涉及船舶系統(tǒng)的任務(wù)輔線工作。

c）參加單位多，各方協(xié)調(diào)事項(xiàng)多。

現(xiàn)階段海上發(fā)射任務(wù)仍然處于探索階段，試驗(yàn)特征明顯。對(duì)于起步階段的任務(wù)和嘗試新?tīng)顟B(tài)的任務(wù)，各方參加單位較多，職責(zé)分工界限不夠明確清晰，任務(wù)保障要素涉及氣象、海洋、海警（漁政、海監(jiān)）、電磁頻譜管控、港口、交通管制等大量部門，任務(wù)準(zhǔn)備階段和實(shí)施期間需要開(kāi)展多次協(xié)調(diào)工作，牽扯任務(wù)組織實(shí)施大量精力。

2 海上發(fā)射主要影響要素分析

從海上發(fā)射現(xiàn)狀來(lái)看，海上發(fā)射任務(wù)在組織實(shí)施方面受多方面因素的綜合影響。而這些因素的影響范圍和影響程度的不同，將造成任務(wù)運(yùn)用樣式存在一定差異。本文通過(guò)總結(jié)中國(guó)多發(fā)多型運(yùn)載火箭海上發(fā)射的經(jīng)驗(yàn)和案例，認(rèn)為衛(wèi)星軌道類型、氣象海洋環(huán)境、運(yùn)載火箭性能、發(fā)射平臺(tái)狀態(tài)、任務(wù)性質(zhì)等要素是影響海上發(fā)射運(yùn)用樣式的主要因素。

2.1 衛(wèi)星軌道類型

根據(jù)衛(wèi)星軌道類型，海上發(fā)射主要進(jìn)行太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星和小傾角軌道衛(wèi)星的發(fā)射。其影響范圍主要是航落區(qū)安全性，包含海上發(fā)射任務(wù)的發(fā)射點(diǎn)位置、發(fā)射彈道設(shè)計(jì)、航落區(qū)的選擇3 個(gè)相互關(guān)聯(lián)的方面。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，火箭飛越他國(guó)上空時(shí)，彈道高度應(yīng)大于100 km，子級(jí)和整流罩殘骸不可落入他國(guó)國(guó)土和領(lǐng)海范圍。

2.1.1 太陽(yáng)同步軌道

太陽(yáng)同步軌道的發(fā)射方向?yàn)槟仙湎?，發(fā)射彈道是一條幾乎從北向南垂直穿越的軌跡，根據(jù)中國(guó)海域地理分布情況，需要分兩種情況分析。

a）發(fā)射點(diǎn)位置選擇在中國(guó)北部海域。

若發(fā)射點(diǎn)位置選擇在渤海和黃海、東海的西北部海域，彈道軌跡線會(huì)穿越中國(guó)東部大片國(guó)土范圍，均為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，其中不乏上海、南京、杭州、寧波等大中城市。

若發(fā)射點(diǎn)位置選擇東海中部海域，則彈道軌跡線將會(huì)穿越中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)。

為避開(kāi)上述地區(qū)，應(yīng)對(duì)方式有以下兩種：

1）將發(fā)射點(diǎn)位置盡量東移。將造成發(fā)射點(diǎn)遠(yuǎn)離出發(fā)母港和陸地，比如中國(guó)某次海上發(fā)射任務(wù)中，發(fā)射點(diǎn)距離海陽(yáng)港約550 km，距離南通市東南最近陸地約180 km，海上航渡和任務(wù)周期時(shí)間變長(zhǎng)，出海費(fèi)用也同步增加，經(jīng)濟(jì)成本高；同時(shí)，受制于東部朝鮮和韓國(guó)國(guó)土地理位置的限制，發(fā)射點(diǎn)無(wú)法過(guò)度東移。

2）在發(fā)射點(diǎn)位置相對(duì)合適的情況下，進(jìn)行彈道優(yōu)化設(shè)計(jì)，多次轉(zhuǎn)向后彈道軌跡線可以避開(kāi)中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)。比如某次海上發(fā)射任務(wù)，為保證航區(qū)規(guī)避上海、臺(tái)灣地區(qū)，進(jìn)行了多次彈道調(diào)整，但該方法需要犧牲火箭一定運(yùn)載能力，對(duì)于運(yùn)載能力較小的火箭，不是最佳選擇。

b）發(fā)射點(diǎn)位置選擇在中國(guó)南部海域。

若發(fā)射點(diǎn)位置選擇在中國(guó)南海海域，由于海岸線基本呈西南走勢(shì)，發(fā)射點(diǎn)位置選擇可不需要遠(yuǎn)離陸地，發(fā)射彈道軌跡完全從南海穿過(guò)，基本不受航落區(qū)安全性的影響，發(fā)射點(diǎn)位置選取相對(duì)容易，是發(fā)射太陽(yáng)同步軌道較為理想的海域。

2.1.2 小傾角軌道

在只考慮地理位置時(shí)，中國(guó)周邊海域均可以選擇小傾角軌道的發(fā)射點(diǎn)。根據(jù)中國(guó)海域地理分布情況，同樣需要分兩種情況來(lái)分析。

a）發(fā)射點(diǎn)位置選擇在中國(guó)北部海域。

若發(fā)射點(diǎn)位置選擇在渤海及黃海的北部海域，由于發(fā)射點(diǎn)緯度較高，發(fā)射較低軌道傾角任務(wù)需要火箭進(jìn)行機(jī)動(dòng)變軌，會(huì)犧牲火箭的運(yùn)載能力；同時(shí)，受東部朝鮮、韓國(guó)、日本國(guó)土地理位置限制，殘骸落區(qū)不好選擇。

經(jīng)分析，發(fā)射點(diǎn)位置若選擇在黃海南部、東海北部海域，可執(zhí)行45°～55°等傾角較大的小傾角軌道發(fā)射任務(wù)，航落區(qū)向東南方向延伸至太平洋，僅需考慮避開(kāi)琉球群島、關(guān)島等重要地域，航落區(qū)安全性較好。發(fā)射點(diǎn)可以選擇海岸線附近，比如中國(guó)在海陽(yáng)港西南方向5.5 km、連理島以南方向約3 km附近的海域?qū)嵤┑陌l(fā)射，不需長(zhǎng)時(shí)間航渡，任務(wù)時(shí)間周期和經(jīng)濟(jì)成本均較好。

b）發(fā)射點(diǎn)位置選擇在中國(guó)南部海域。

若發(fā)射點(diǎn)位置選擇在中國(guó)東海南部、南海海域，僅需要避開(kāi)中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)。經(jīng)分析，可執(zhí)行35°～45°等傾角較小的小傾角軌道發(fā)射任務(wù)，航落區(qū)安全性較好。

2.2 氣象海洋環(huán)境

運(yùn)載火箭海上發(fā)射時(shí)，受氣象海洋環(huán)境影響較大，需要克服雷暴、降水、大風(fēng)、濃霧、涌浪、潮汐等氣象海洋環(huán)境的影響。

2.2.1 氣象條件

氣象條件主要影響發(fā)射窗口的選擇。雷暴、降水、大風(fēng)、濃霧等天氣可能造成發(fā)射窗口時(shí)段無(wú)法滿足最低氣象條件，無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間窗口實(shí)施發(fā)射。

同時(shí)，不同的海域在不同的季節(jié)存在不同的氣象狀態(tài)。比如中國(guó)黃海海域，熱帶氣旋年出現(xiàn)次數(shù)為1～3 次，最多的年份出現(xiàn)5 次，主要集中出現(xiàn)在7～9月，出現(xiàn)頻數(shù)占總數(shù)的90%。

2.2.2 海洋環(huán)境

海洋環(huán)境對(duì)海上發(fā)射的影響較為直接，主要影響因素是浪涌高、洋流流速流向、水深、海底類型等。

a）對(duì)測(cè)試發(fā)射的影響。

目前，運(yùn)載火箭在發(fā)射點(diǎn)開(kāi)展測(cè)試、進(jìn)入發(fā)射流程應(yīng)滿足的海況條件多為四級(jí)及以下海況，要求浪高一般不大于1.5 m。在此海況條件下仍需考慮涌浪對(duì)船姿態(tài)的影響，發(fā)射平臺(tái)的橫、縱搖角度一般還應(yīng)不大于1°，搖擺周期大于10 s，火箭的姿態(tài)穩(wěn)定度才能夠滿足點(diǎn)火起飛、制導(dǎo)系統(tǒng)正常工作的初始要求。

受氣旋、風(fēng)、冷暖氣流等氣象過(guò)程的影響，會(huì)帶來(lái)不同程度的海浪、涌浪、洋流變化，不同的海域海況條件決定該海域是否能夠選擇出合適的發(fā)射點(diǎn)位置。

對(duì)于發(fā)射窗口的選擇，也需要選擇滿足發(fā)射條件海況的時(shí)段。

b）對(duì)海上航渡的影響。

運(yùn)載火箭出海實(shí)施發(fā)射，一般采用指揮船、保障船、發(fā)射平臺(tái)、護(hù)航船等編隊(duì)航渡的方式，發(fā)射平臺(tái)若采用保障船拖航的方式，整個(gè)船隊(duì)航速較慢（5～8節(jié)），航渡安全受風(fēng)浪影響較大。目前，海上航渡的海況條件要求為五級(jí)以下海況，高于此海況條件船隊(duì)無(wú)法出海，將會(huì)影響既定發(fā)射窗口。

c）對(duì)發(fā)射平臺(tái)拋錨定位的影響。

拋錨定位工作受水深、海底類型、洋流流速流向、涌浪高度的影響較大。水深、海底類型將決定該海域能否實(shí)施拋錨定位，若遇較大風(fēng)速、涌浪、流速，不僅會(huì)增加拋錨的難度，也會(huì)發(fā)生絞錨的風(fēng)險(xiǎn)，極端情況下無(wú)法完成拋錨定位工作。拋錨定位后在風(fēng)浪影響下走錨會(huì)導(dǎo)致重大航行事故，即使不發(fā)生危險(xiǎn)，重新起錨再拋錨也需要1～2 天的時(shí)間，對(duì)正常發(fā)射窗口也會(huì)產(chǎn)生較大影響。

d）對(duì)操作安全性的影響。

指揮船、發(fā)射船上布設(shè)有海上發(fā)射指揮系統(tǒng)和發(fā)射控制系統(tǒng)，在到達(dá)發(fā)射海域后，需要架設(shè)各類通信天線及設(shè)備，實(shí)施高處作業(yè)。在較大風(fēng)速、浪涌情況下，船只縱（橫）搖和甲板上浪程度較大，人員高處作業(yè)存在一定危險(xiǎn)，甚至無(wú)法作業(yè)。其次，保障船和發(fā)射平臺(tái)之間進(jìn)行靠幫作業(yè)時(shí)兩船的縱（橫）搖幅度、兩船之間船舷相對(duì)高度差的變化幅度都給人員及物資輸送的安全性帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 運(yùn)載火箭性能

運(yùn)載火箭是海上發(fā)射的核心裝備，其性能特點(diǎn)直接影響海上發(fā)射全過(guò)程，主要包含運(yùn)載能力、動(dòng)力類型與結(jié)構(gòu)形式、發(fā)射方式、海上環(huán)境適應(yīng)能力等方面。

2.3.1 運(yùn)載能力

火箭運(yùn)載能力決定單次任務(wù)可以發(fā)射入軌的衛(wèi)星質(zhì)量和數(shù)量，換言之，完成某個(gè)特定衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，尤其是星座組網(wǎng)發(fā)射任務(wù)，運(yùn)載能力決定著需要使用火箭的數(shù)量和需要執(zhí)行任務(wù)的次數(shù)，即海上發(fā)射的數(shù)量規(guī)模、實(shí)施方式。

當(dāng)前海上發(fā)射運(yùn)載火箭主要為中小型固體運(yùn)載火箭，典型700 km SSO軌道運(yùn)載能力約1 300 kg，低于1 300 kg 以下的衛(wèi)星或星座組網(wǎng)衛(wèi)星可以通過(guò)一箭多星的方式實(shí)現(xiàn)入軌，超過(guò)1 300 kg以上的衛(wèi)星或星座組網(wǎng)發(fā)射，目前尚無(wú)合適的火箭可用，限制了運(yùn)載火箭海上發(fā)射的能力。

2.3.2 動(dòng)力類型與結(jié)構(gòu)形式

動(dòng)力類型和結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了火箭的運(yùn)載能力，以及任務(wù)的設(shè)備配套、機(jī)動(dòng)性能、地面保障方式等內(nèi)容，影響任務(wù)流程項(xiàng)目、任務(wù)周期以及完成任務(wù)所需發(fā)射數(shù)量等指標(biāo)。

固體運(yùn)載火箭配套的發(fā)射支持系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單、射前準(zhǔn)備工序少，火箭轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)載簡(jiǎn)便，是當(dāng)前海上發(fā)射主要選用的類型。液體運(yùn)載火箭受液體推進(jìn)劑射前加注及海上生產(chǎn)、貯運(yùn)等環(huán)節(jié)安全性的影響，需要復(fù)雜的供氣、低溫加注等設(shè)備，發(fā)射支持系統(tǒng)組成復(fù)雜、射前加注工序多，用于海上發(fā)射需要在發(fā)射平臺(tái)配備大量設(shè)備，任務(wù)實(shí)施過(guò)程中地面保障難度較大，現(xiàn)階段仍是制約海上發(fā)射使用的主要因素。

2.3.3 發(fā)射方式

發(fā)射方式?jīng)Q定著發(fā)射支持系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、對(duì)發(fā)射平臺(tái)的改造程度以及射后恢復(fù)時(shí)間，影響任務(wù)的流程項(xiàng)目安排、任務(wù)間隔時(shí)間周期等指標(biāo)。

冷發(fā)射方式支持系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單、體積較小，不需要設(shè)計(jì)專用的排焰通道或?qū)Я鞑?，幾乎不需要?duì)發(fā)射平臺(tái)進(jìn)行改造，發(fā)射時(shí)不會(huì)燒蝕發(fā)射平臺(tái)，對(duì)發(fā)射支持系統(tǒng)也不會(huì)產(chǎn)生較大破壞，任務(wù)工作項(xiàng)目少，射后恢復(fù)工作量小，任務(wù)周期較短；熱發(fā)射方式直接從發(fā)射平臺(tái)上點(diǎn)火起飛，發(fā)射平臺(tái)需要設(shè)計(jì)專用的排焰通道或?qū)Я鞑?，需要進(jìn)行大量防燒蝕措施改造，改造時(shí)間較長(zhǎng)，射后發(fā)射支持系統(tǒng)的恢復(fù)內(nèi)容和時(shí)間均較多，任務(wù)周期較長(zhǎng)［6］。

2.3.4 海上環(huán)境適應(yīng)能力

海上高熱、潮濕、鹽霧、多風(fēng)雨等復(fù)雜的環(huán)境條件對(duì)海上發(fā)射的運(yùn)載火箭及其測(cè)發(fā)控系統(tǒng)、發(fā)射支持系統(tǒng)等設(shè)計(jì)有較大的考驗(yàn)。若運(yùn)載火箭能夠適應(yīng)海上長(zhǎng)期貯運(yùn)的要求，就可以機(jī)動(dòng)至更遠(yuǎn)的海域?qū)嵤┌l(fā)射，也可以長(zhǎng)期預(yù)置于發(fā)射船，在海上保持隨時(shí)可發(fā)的狀態(tài)，將極大增加海上發(fā)射運(yùn)用樣式的靈活性。采用良好的防雨防浪設(shè)計(jì)，可減少出海前的防護(hù)措施加裝工作量，節(jié)省任務(wù)時(shí)間。

2.4 發(fā)射平臺(tái)狀態(tài)

2.4.1 發(fā)射平臺(tái)船型

不同船型可以提供不同穩(wěn)定度的發(fā)射平臺(tái)環(huán)境，有艏樓和上層建筑的發(fā)射平臺(tái)具有大量艙室，可為人員提供更好的生活保障，對(duì)出海距離遠(yuǎn)、時(shí)間長(zhǎng)的發(fā)射具有更好的保障能力。鉆井平臺(tái)型整體規(guī)模更大、穩(wěn)定性更好，具有大量艙室可用于布設(shè)加注、供氣系統(tǒng)等地面設(shè)備，但機(jī)動(dòng)性能較差，不適合遠(yuǎn)航，適用于大型液體火箭海上近岸海域發(fā)射。

同時(shí)，發(fā)射平臺(tái)尺寸決定了運(yùn)載火箭的攜帶數(shù)量。更大尺寸的發(fā)射平臺(tái)可以運(yùn)載更大質(zhì)量的運(yùn)載火箭或一次運(yùn)輸多發(fā)運(yùn)載火箭實(shí)施串行發(fā)射，減少了發(fā)射平臺(tái)往返于母港至發(fā)射海域的次數(shù)，縮短了發(fā)射周期、降低發(fā)射成本。

2.4.2 自主航行能力

發(fā)射平臺(tái)是否具備自主航行能力，決定著航渡途中是否需要保障船進(jìn)行拖航。自帶動(dòng)力的發(fā)射平臺(tái)較無(wú)動(dòng)力的發(fā)射平臺(tái)航速高至少一倍，可以減少航渡時(shí)間和整個(gè)出海周期，有利于發(fā)射窗口的選取，降低了出海航渡發(fā)射整個(gè)階段氣象海洋預(yù)報(bào)的難度，也利于在相同時(shí)間要求下航向更遠(yuǎn)的發(fā)射海域，同時(shí)不采用拖航方式，對(duì)惡劣海況的適應(yīng)性更好，提高了航渡途中的安全性。

2.5 任務(wù)性質(zhì)

當(dāng)前，中國(guó)海上發(fā)射任務(wù)根據(jù)任務(wù)來(lái)源及性質(zhì)區(qū)分，不同性質(zhì)的任務(wù)主要區(qū)別在于發(fā)射任務(wù)的申請(qǐng)審批程序、組織實(shí)施機(jī)制、指揮機(jī)構(gòu)設(shè)置等。同時(shí)，不同性質(zhì)的任務(wù)在流程項(xiàng)目設(shè)置、發(fā)射海域選擇上也有一定區(qū)別。

3 海上發(fā)射運(yùn)用樣式

根據(jù)上述影響因素及影響范圍，可以靈活組合出多種發(fā)射狀態(tài)，形成標(biāo)準(zhǔn)化、組合化、程序化的海上發(fā)射運(yùn)用樣式。

3.1 以發(fā)射點(diǎn)所處海域建立的運(yùn)用樣式

以發(fā)射點(diǎn)所處海域距離陸地距離和地理位置作為劃分指標(biāo)，可分為近岸發(fā)射、近海發(fā)射、遠(yuǎn)海發(fā)射、遠(yuǎn)洋發(fā)射4種樣式。

3.1.1 近岸發(fā)射

近岸發(fā)射運(yùn)用樣式，是指發(fā)射點(diǎn)位置距離中國(guó)領(lǐng)?；€小于3 km 的海上發(fā)射樣式，廣義概念下，近岸發(fā)射可拓展至海岸邊或海島上實(shí)施。

該樣式海上發(fā)射任務(wù)的基本狀態(tài)為：以發(fā)射小傾角軌道衛(wèi)星為主，發(fā)射海域涵蓋中國(guó)北、東、南部海域海岸，航落區(qū)主要為中國(guó)近海、西南太平洋海域，可實(shí)施固體、液體、捆綁等各型火箭冷、熱發(fā)射。發(fā)射平臺(tái)出海距離極短或不出海，任務(wù)周期可以忽略航渡時(shí)間，發(fā)射窗口及工作受惡劣氣象海況影響小，海上發(fā)射前方指揮中心、發(fā)射控制系統(tǒng)后端設(shè)備布設(shè)在岸邊，測(cè)控保障可采用陸基測(cè)控+天基測(cè)控模式，發(fā)射海域掃海警戒力量為地方海監(jiān)、漁政部門，任務(wù)保障以岸上保障為主，發(fā)射海域所在地方機(jī)構(gòu)承擔(dān)保障工作多，以承擔(dān)民用、商業(yè)發(fā)射任務(wù)為主。

在發(fā)射點(diǎn)位置、航落區(qū)滿足條件的情況下，海上發(fā)射可優(yōu)先選用近岸發(fā)射運(yùn)用樣式。

3.1.2 近海發(fā)射

近海發(fā)射運(yùn)用樣式，是指發(fā)射點(diǎn)位置距離中國(guó)領(lǐng)?；€大于3 km 且位于中國(guó)領(lǐng)海和毗連區(qū)內(nèi)的海上發(fā)射樣式。

該樣式海上發(fā)射任務(wù)的基本狀態(tài)為：發(fā)射太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星和小傾角軌道衛(wèi)星均可，發(fā)射太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星時(shí)，發(fā)射海域主要在中國(guó)南部海域，航落區(qū)主要為中國(guó)近海、西南太平洋、東印度洋海域，可實(shí)施固體、液體等各型火箭冷、熱發(fā)射。出海前需要進(jìn)行箭船合練，任務(wù)流程項(xiàng)目多，發(fā)射平臺(tái)出海距離受出發(fā)母港與發(fā)射海域地理位置、距離等影響，航渡周期時(shí)間差異較大，發(fā)射窗口及工作受惡劣氣象海況影響相對(duì)較小，海上發(fā)射前方指揮中心、發(fā)射控制系統(tǒng)后端設(shè)備布設(shè)于指揮船，測(cè)控保障可采用陸基測(cè)控、簡(jiǎn)易測(cè)控、天基測(cè)控綜合運(yùn)用模式，航渡過(guò)程可不實(shí)施伴隨護(hù)航，發(fā)射海域掃海警戒力量為地方海監(jiān)、漁政部門，任務(wù)保障以海上保障為主，以承擔(dān)民用、商業(yè)發(fā)射任務(wù)為主。

此種樣式主要為了滿足航落區(qū)安全性的要求，規(guī)避航落區(qū)重要設(shè)施或中大型城市，在沿海實(shí)施一定距離的航渡機(jī)動(dòng)以到達(dá)合適的發(fā)射點(diǎn)位置。在滿足發(fā)射航落區(qū)安全性的情況下，是相對(duì)較好的發(fā)射樣式。

3.1.3 遠(yuǎn)海發(fā)射

遠(yuǎn)海發(fā)射運(yùn)用樣式，是指發(fā)射點(diǎn)位置距離中國(guó)領(lǐng)海基線大于44 km且在中國(guó)主張權(quán)屬海域及海洋專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)實(shí)施的海上發(fā)射任務(wù)樣式。

該樣式海上發(fā)射任務(wù)的基本狀態(tài)與近海發(fā)射樣式類似，主要區(qū)別為：遠(yuǎn)海發(fā)射多用于太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星發(fā)射，發(fā)射平臺(tái)出海距離較遠(yuǎn)，航渡周期長(zhǎng)，發(fā)射窗口及工作受惡劣氣象海況影響大，測(cè)控保障采用簡(jiǎn)易測(cè)控+天基測(cè)控模式，航渡過(guò)程需實(shí)施伴隨護(hù)航，發(fā)射海域需掃海警戒，承擔(dān)力量均為海警部門，任務(wù)保障以海上保障為主，可承擔(dān)各類性質(zhì)的發(fā)射任務(wù)。

此種樣式主要為滿足太陽(yáng)同步軌道的航落區(qū)安全性要求而采用，是目前最為繁瑣、周期最長(zhǎng)、成本最高、最不適宜采用的發(fā)射樣式。

3.1.4 遠(yuǎn)洋發(fā)射

遠(yuǎn)洋發(fā)射運(yùn)用樣式，主要指發(fā)射點(diǎn)位于公海、大洋的海上發(fā)射樣式。

該樣式的基本狀態(tài)與遠(yuǎn)海發(fā)射樣式相似，目前中國(guó)還沒(méi)有執(zhí)行遠(yuǎn)洋發(fā)射的經(jīng)驗(yàn)，可以預(yù)見(jiàn)其與遠(yuǎn)海發(fā)射樣式的主要區(qū)別為：可執(zhí)行極小傾角軌道衛(wèi)星發(fā)射，充分釋放火箭運(yùn)載能力，航落區(qū)為公海，單次任務(wù)周期長(zhǎng)，航渡時(shí)間占據(jù)較大比例，指揮船、發(fā)射平臺(tái)需要具備遠(yuǎn)洋自主航行能力，測(cè)控保障主要為簡(jiǎn)易測(cè)控+天基測(cè)控模式，海上長(zhǎng)時(shí)間保障需求大，可承擔(dān)各類性質(zhì)的發(fā)射任務(wù)，尤其是國(guó)際合作發(fā)射任務(wù)。

3.2 以發(fā)射規(guī)模數(shù)量建立的運(yùn)用樣式

從運(yùn)載火箭發(fā)射的規(guī)模數(shù)量上劃分，可以分為單域單發(fā)、單域多發(fā)、多域多發(fā)3種運(yùn)用樣式。

3.2.1 單域單發(fā)

單域單發(fā)運(yùn)用樣式，是指在1個(gè)發(fā)射海域，采用1發(fā)火箭完成1個(gè)軌道面內(nèi)1個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的發(fā)射。

當(dāng)前中國(guó)執(zhí)行的海上發(fā)射，均為單域單發(fā)運(yùn)用樣式。此種樣式具有程序固定、工序熟練的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是每次出海只能完成1 發(fā)火箭發(fā)射，衛(wèi)星投送規(guī)模小，平均單發(fā)火箭發(fā)射周期較長(zhǎng)、發(fā)射成本高，尤其在遠(yuǎn)?；蜻h(yuǎn)洋發(fā)射樣式下經(jīng)濟(jì)性更差，無(wú)法適應(yīng)后續(xù)海上發(fā)射規(guī)模數(shù)量大幅提升的狀態(tài)。

3.2.2 單域多發(fā)

單域多發(fā)運(yùn)用樣式，是指在1個(gè)發(fā)射海域，采用多發(fā)火箭串行發(fā)射的方式，完成1個(gè)或多個(gè)軌道面衛(wèi)星星座的發(fā)射。

此種樣式需要發(fā)射平臺(tái)能夠攜帶2發(fā)以上火箭且發(fā)射系統(tǒng)具備射后快速恢復(fù)能力。優(yōu)點(diǎn)是一次出海可以完成多發(fā)火箭發(fā)射，減少了發(fā)射平臺(tái)往返發(fā)射母港的時(shí)間，衛(wèi)星投送規(guī)模較大、效率較高，平均單發(fā)火箭發(fā)射周期較短、發(fā)射成本適中，尤其適用于遠(yuǎn)?；蜻h(yuǎn)洋發(fā)射樣式下實(shí)施民商用發(fā)射。

3.2.3 多域多發(fā)

多域多發(fā)運(yùn)用樣式，是指綜合運(yùn)用近岸、近海、遠(yuǎn)?；蜻h(yuǎn)洋模式，在多個(gè)海域，采用多發(fā)火箭并行發(fā)射的方式，協(xié)同完成不同軌道面衛(wèi)星星座的發(fā)射，主要用于大規(guī)模的應(yīng)急組網(wǎng)應(yīng)用。

此種樣式需要多個(gè)專用發(fā)射平臺(tái)和保障船舶，一次攜帶多發(fā)火箭出海，在不同海域根據(jù)組網(wǎng)發(fā)射窗口需求實(shí)施串、并行發(fā)射，也可將集成化的貯運(yùn)發(fā)射系統(tǒng)預(yù)置部署在多艘船舶上，平時(shí)在海上航行待機(jī)，需要時(shí)迅速到達(dá)各自指定發(fā)射海域?qū)嵤┌l(fā)射，一次性快速完成多發(fā)火箭的發(fā)射。優(yōu)點(diǎn)是衛(wèi)星投送規(guī)模大、響應(yīng)時(shí)間短，運(yùn)用效率高，缺點(diǎn)是總體運(yùn)營(yíng)成本較高。此樣式適用于應(yīng)急響應(yīng)，一般不考慮經(jīng)濟(jì)性，主要考慮運(yùn)用價(jià)值。

3.3 其他運(yùn)用樣式分類

根據(jù)火箭動(dòng)力類型與結(jié)構(gòu)形式不同，可以分為固體火箭海上發(fā)射、液體火箭海上發(fā)射、捆綁式火箭海上發(fā)射等運(yùn)用樣式。

根據(jù)火箭發(fā)射方式不同，可以分為彈射冷發(fā)射、直接點(diǎn)火熱發(fā)射等運(yùn)用樣式。

根據(jù)發(fā)射保障狀態(tài)，可以分為無(wú)塔架發(fā)射、簡(jiǎn)易臍帶塔發(fā)射、有塔架發(fā)射等運(yùn)用樣式。

根據(jù)任務(wù)性質(zhì)的不同可以將海上發(fā)射分為民用發(fā)射、商業(yè)發(fā)射、國(guó)家應(yīng)急發(fā)射、國(guó)際合作發(fā)射等運(yùn)用樣式。

3.4 典型海上發(fā)射運(yùn)用樣式分析驗(yàn)證

通過(guò)以下2個(gè)案例，進(jìn)行海上發(fā)射運(yùn)用典型樣式的分析驗(yàn)證。

3.4.1 近海發(fā)射運(yùn)用樣式分析驗(yàn)證

任務(wù)需求：發(fā)射3 顆光學(xué)衛(wèi)星，總質(zhì)量290 kg，97°太陽(yáng)同步軌道，軌道高度710 km。

首先進(jìn)行運(yùn)載火箭選型，根據(jù)任務(wù)需求和當(dāng)前可選火箭運(yùn)載能力，選擇長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭。根據(jù)衛(wèi)星軌道需求，發(fā)射點(diǎn)位置可以選擇在中國(guó)黃海中部或東海南部、南海北部一帶。經(jīng)彈道規(guī)劃仿真分析得知，若選擇在黃海中部、東海南部，航跡中心線會(huì)穿越馬來(lái)西亞、印度尼西亞等國(guó)家上空，航落區(qū)安全性受限。因而發(fā)射點(diǎn)位置選擇在南海北部近海海域、距離陸地40 km 附近的海域位置，航落區(qū)安全性大幅提升。

此案例為單域單發(fā)、近海發(fā)射樣式。

3.4.2 多域多發(fā)運(yùn)用樣式分析驗(yàn)證

任務(wù)需求：為應(yīng)對(duì)突發(fā)自然災(zāi)害，需要在短時(shí)內(nèi)發(fā)射一組應(yīng)急通信衛(wèi)星星座，其中：a）50°傾角軌道6 顆通信衛(wèi)星，總質(zhì)量1 200 kg，軌道高度600 km；b）97°太陽(yáng)同步軌道1 顆通信衛(wèi)星，總質(zhì)量250 kg，軌道高度800 km。

首先進(jìn)行運(yùn)載火箭選型，根據(jù)任務(wù)需求和當(dāng)前可選火箭運(yùn)載能力，55°傾角軌道面選擇1發(fā)捷龍三號(hào)運(yùn)載火箭一箭6星的方式進(jìn)行發(fā)射；97°太陽(yáng)同步軌道面選擇1 發(fā)長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭一箭1 星的方式進(jìn)行發(fā)射。根據(jù)衛(wèi)星軌道需求，經(jīng)仿真計(jì)算，50°傾角軌道發(fā)射任務(wù)軌道傾角較大，發(fā)射點(diǎn)位置考慮優(yōu)先選擇在北部近岸海域；97°太陽(yáng)同步軌道發(fā)射任務(wù)，發(fā)射點(diǎn)位置優(yōu)先選擇在南部海域。

此案例為多域多發(fā)、近岸發(fā)射樣式。

4 未來(lái)發(fā)展方向思考

4.1 完善海上發(fā)射設(shè)施設(shè)備體系

未來(lái)海上發(fā)射設(shè)施設(shè)備應(yīng)該走體系化建設(shè)的路線，圍繞運(yùn)載火箭、發(fā)射平臺(tái)、指揮系統(tǒng)、保障設(shè)備等設(shè)施設(shè)備不斷進(jìn)行豐富完善。形成海上發(fā)射運(yùn)載火箭家族系列，為海上發(fā)射不同運(yùn)用樣式提供多種選擇方案，建造專用化、大型化海上發(fā)射船舶（平臺(tái)），實(shí)現(xiàn)箭-架-船接口標(biāo)準(zhǔn)化、保障系統(tǒng)模塊化、指揮系統(tǒng)集成化、發(fā)射控制集群化，提升發(fā)射船舶（平臺(tái)）對(duì)不同類型火箭、不同海域的適應(yīng)性，滿足未來(lái)多發(fā)火箭規(guī)模化發(fā)射需求。

4.2 推進(jìn)智能化、遠(yuǎn)程化、無(wú)人化技術(shù)應(yīng)用

推進(jìn)火箭、衛(wèi)星、發(fā)射系統(tǒng)智能化技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建智慧控制平臺(tái)，星箭產(chǎn)品具備遠(yuǎn)程自主加電測(cè)試發(fā)射、自適應(yīng)彈道調(diào)整、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)裝訂、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)判讀等功能；推進(jìn)指揮系統(tǒng)信息化智能化技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效任務(wù)規(guī)劃、智能仿真推演、信息融合共享、遠(yuǎn)程發(fā)射控制等功能；推進(jìn)發(fā)射船舶（平臺(tái)）精確化、無(wú)人化航行控制，具備自主航行、自主定位與發(fā)射點(diǎn)精確控制等功能。

4.3 探索航班化、規(guī)?；Ｉ习l(fā)射新樣式

近年來(lái)，中國(guó)航天年度發(fā)射數(shù)量屢創(chuàng)新高，僅2022 年就超過(guò)60 發(fā)，各陸地發(fā)射中心現(xiàn)有發(fā)射設(shè)施接近滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，未來(lái)甚至超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。海上發(fā)射作為新興發(fā)射領(lǐng)域，將進(jìn)一步研究探索新樣式，實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)射航班化應(yīng)用、應(yīng)急發(fā)射規(guī)?；瘜?shí)施，為大規(guī)模衛(wèi)星星座組網(wǎng)發(fā)射提供優(yōu)異解決方案，形成陸地、海上發(fā)射協(xié)同發(fā)展的良好局面。

4.4 拓展遠(yuǎn)洋發(fā)射樣式

面對(duì)國(guó)內(nèi)外龐大的衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)需求，主動(dòng)與國(guó)際衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)接軌，依托現(xiàn)有海上發(fā)射經(jīng)驗(yàn)積極探索遠(yuǎn)洋發(fā)射樣式，拓展海上發(fā)射的衛(wèi)星軌道類型，充分釋放火箭運(yùn)載能力，有效解決航落區(qū)安全限制，探索未來(lái)生成全球海域海上發(fā)射能力、國(guó)際化合作的方式方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，中國(guó)海上發(fā)射仍處于初步探索階段，任務(wù)的組織實(shí)施還不夠完善，還未建立固化的任務(wù)運(yùn)用樣式。為滿足未來(lái)海上發(fā)射的快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，進(jìn)一步提升海上發(fā)射能力，本文總結(jié)歷次海上發(fā)射經(jīng)驗(yàn)，梳理分析了影響海上發(fā)射組織實(shí)施的主要因素，提出了海上發(fā)射的各類運(yùn)用樣式，為未來(lái)更好地實(shí)施海上發(fā)射提供一些參考和支撐。