共和國(guó)六十二華誕來(lái)臨之際,中國(guó)首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”于2011年9月29日21時(shí)16分在酒泉成功發(fā)射,這標(biāo)志著中國(guó)人的問(wèn)天之旅開啟了新的征程。天宮一號(hào)將在未來(lái)幾年分別與神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船對(duì)接,逐步建成我國(guó)第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室。那么,衛(wèi)星、飛船等人造天體的發(fā)射基地在選址上需要考慮哪些因素呢?要弄明白這個(gè)問(wèn)題,我們首先要了解我國(guó)主要的衛(wèi)星發(fā)射基地的基本情況。
一、我國(guó)四大衛(wèi)星發(fā)射基地
1.酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心(額濟(jì)納衛(wèi)星發(fā)射中心)
酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心位于內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟(jì)納旗的寶日烏拉嘎查巴音寶格德山下,理應(yīng)稱作“額濟(jì)納衛(wèi)星發(fā)射中心”。它與酒泉沒(méi)有任何關(guān)系,當(dāng)初建設(shè)之時(shí)由于地處荒涼,最接近的城市是甘肅酒泉市,為保密需要而定名。它主要承擔(dān)各種近地軌道衛(wèi)星和科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星(飛船)的發(fā)射任務(wù)。中心自1958年創(chuàng)建以來(lái),曾為中國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造過(guò)驕人的業(yè)績(jī):1970年4月21日,中國(guó)的第一顆人造地球衛(wèi)星在這里升起;1975年11月26日,第一顆返回式人造衛(wèi)星在這里升空;1980年5月18日,第一枚遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭從這里飛向太平洋預(yù)定空間;1981年9月20日,第一次用一枚火箭將三顆衛(wèi)星送上太空.
目前,對(duì)國(guó)內(nèi)游客開放的景點(diǎn)有:額濟(jì)納衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)、額濟(jì)納指揮控制中心、額濟(jì)納長(zhǎng)征二號(hào)火箭額濟(jì)納、測(cè)試中心、額濟(jì)納衛(wèi)星發(fā)射中心場(chǎng)史展覽館、額濟(jì)納革命烈士陵園、額濟(jì)納東風(fēng)水庫(kù)、額濟(jì)納沙漠胡楊林等。1999年11月20日,“神舟”號(hào)試驗(yàn)飛船從這里發(fā)射升空,拉開了中國(guó)載人航天工程的幕布。此后“神舟二號(hào)飛船”“神舟三號(hào)飛船”“神舟四號(hào)飛船”“神舟五號(hào)飛船”“神舟六號(hào)飛船”“神舟七號(hào)飛船”相繼從這里成功發(fā)射。
2.西昌衛(wèi)星發(fā)射中心
西昌衛(wèi)星發(fā)射中心(XSLC)又稱“西昌衛(wèi)星城”,始建于1970年,隸屬于中國(guó)人民解放軍總裝備部,它主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星發(fā)射任務(wù),擔(dān)負(fù)通信、廣播、氣象衛(wèi)星等試驗(yàn)發(fā)射和應(yīng)用發(fā)射任務(wù)。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心是中國(guó)目前對(duì)外開放的規(guī)模最大、設(shè)備技術(shù)最先進(jìn)、承攬外星發(fā)射任務(wù)最多、具備發(fā)射多型號(hào)衛(wèi)星能力的新型航天器發(fā)射場(chǎng)。發(fā)射中心擁有測(cè)試發(fā)射、指揮控制、跟蹤測(cè)量、通信、氣象、技術(shù)勤務(wù)保障等系統(tǒng)。發(fā)射場(chǎng)區(qū)的兩個(gè)發(fā)射工位及技術(shù)測(cè)試中心、指揮控制中心等配套設(shè)施,能擔(dān)負(fù)和完成多種型號(hào)的國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)。在中國(guó)目前的三大衛(wèi)星發(fā)射中心中,功能比較齊全,設(shè)備比較完善。它既能發(fā)射采用低溫推進(jìn)劑的“長(zhǎng)征三號(hào)”系列運(yùn)載火箭,又能發(fā)射運(yùn)載能力較大的捆綁火箭。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心于1982年交付使用。2007年10月24日18時(shí)05分04秒(UTC+8時(shí)),我國(guó)的首顆繞月人造衛(wèi)星——嫦娥一號(hào)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空。
3.太原衛(wèi)星發(fā)射中心
太原衛(wèi)星發(fā)射中心始建于1967年,位于黃土高原,具有發(fā)射極地軌道衛(wèi)星的良好地理?xiàng)l件,能滿足多射向、多軌道、遠(yuǎn)射程的衛(wèi)星發(fā)射要求。目前,已建成具有多功能、多發(fā)射方式,集指揮控制、測(cè)控通信、綜合保障系統(tǒng)于一體的現(xiàn)代化發(fā)射場(chǎng),航天發(fā)射綜合能力實(shí)現(xiàn)了從年執(zhí)行1次發(fā)射任務(wù)到每年執(zhí)行10次以上高密度火箭衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)的躍升。中心先后成功地發(fā)射了我國(guó)第一顆太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號(hào)”,第一顆中巴“資源一號(hào)”衛(wèi)星,第一顆海洋資源勘察衛(wèi)星等,創(chuàng)造了我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射史上的9個(gè)第一。
4.文昌衛(wèi)星發(fā)射中心
文昌航天發(fā)射中心位于中國(guó)海南省文昌市附近,以前它只是一個(gè)發(fā)射亞軌道火箭(如彈道導(dǎo)彈)的測(cè)試基地?,F(xiàn)在正在擴(kuò)建,將成為中國(guó)的第四個(gè)衛(wèi)星發(fā)射中心。由于此地點(diǎn)緯度較低,距離赤道只有19度,地球自轉(zhuǎn)造成的離心力可以讓火箭負(fù)載更多的物品。該中心將用來(lái)發(fā)射正在研制的重型長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭。建設(shè)這一新航天發(fā)射場(chǎng),是為了適應(yīng)我國(guó)航天事業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,滿足新一代無(wú)毒、無(wú)污染運(yùn)載火箭和新型航天器發(fā)射任務(wù)的需要。建成后,主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測(cè)衛(wèi)星等航天器的發(fā)射任務(wù)。預(yù)計(jì)于2013年建成并投入使用,建成使用后,不僅可以基本滿足中外各種軌道衛(wèi)星發(fā)射的要求,也為中國(guó)運(yùn)載火箭參與更多國(guó)際商業(yè)航天發(fā)射提供了廣闊空間,有利于促進(jìn)中國(guó)空間技術(shù)良性發(fā)展。
二、航天發(fā)射中心選址要求
從以上我國(guó)四大發(fā)射基地的基本情況中,可以發(fā)現(xiàn)中心選址上有一些共同特點(diǎn):海拔較高、地形隱蔽、氣候適宜、交通便利以及監(jiān)測(cè)及時(shí)準(zhǔn)確等。
1.海拔較高、緯度低
物理知識(shí)告訴我們,衛(wèi)星軌道傾角與發(fā)射場(chǎng)的緯度關(guān)系密切。緯度越低,離赤道越近,既可以充分利用地球自轉(zhuǎn)的離心力,又可縮短從地面到衛(wèi)星軌道的距離,從而節(jié)省火箭燃料,增加火箭的有效負(fù)荷。例如我國(guó)即將建成的文昌衛(wèi)星發(fā)射中心火箭發(fā)射場(chǎng),它距離赤道較近、緯度低,發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可以充分利用地球自轉(zhuǎn)的離心力,因此文昌衛(wèi)星發(fā)射中心能耗較低,使用同樣燃料可以達(dá)到的速度也更快。據(jù)稱,它比西昌發(fā)射火箭的運(yùn)載能力可提高10%至15%,衛(wèi)星壽命可延長(zhǎng)2年以上。
除此之外,還可避免一系列火箭研制上復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題,簡(jiǎn)化制造過(guò)程,同時(shí)還能夠滿足將來(lái)發(fā)射大、小傾角衛(wèi)星的要求,利于衛(wèi)星和火箭部件的回收。
2.地形隱蔽,地質(zhì)結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)
發(fā)射基地需要有利的地理位置。地形上要求地勢(shì)平坦開闊,地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定堅(jiān)實(shí),避開地層斷裂帶和地震區(qū)。在南北縱向山谷中形成的一些山間小盆地,不但利于發(fā)射場(chǎng)的整體布局,對(duì)地面發(fā)射設(shè)施、技術(shù)設(shè)備與跟蹤測(cè)量、通信的建網(wǎng)布署也十分有益,而且還能滿足擴(kuò)建的要求和今后的發(fā)展。
3.氣候適宜,水源充足穩(wěn)定
要有良好的氣象及水文條件。氣象條件是影響發(fā)射的最直接、最關(guān)鍵因素。發(fā)射場(chǎng)通常選擇在雷雨少、濕度小、風(fēng)速弱、溫差變化小的地方。還需要有充足的水源。水主要用于發(fā)射臺(tái)及相關(guān)設(shè)備的降溫,滿足發(fā)射場(chǎng)清洗廢物和冷卻用水的需要。西昌地區(qū)屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū),年平均溫度為攝氏十六度,是中國(guó)年氣溫變化最小的地區(qū)之一,西昌地區(qū)雨旱兩季分明,日照多達(dá)三百二十天,幾乎沒(méi)有霧日,全年風(fēng)速都很低。每年只有六月至九月為雨季,多半是夜雨和午后陣雨,其余月份皆為旱季,多是晴天,這些氣候條件大大地增加了年試驗(yàn)周期和允許發(fā)射的時(shí)間。再如,酒泉屬溫帶沙漠性氣候,深居內(nèi)陸,全年干旱少雨,雷電少,光照時(shí)間長(zhǎng),一年中適合發(fā)射的天數(shù)高達(dá)320天,年均氣溫8.5°C,相對(duì)濕度為35%~55%,發(fā)射條件較好。
4.交通便利,通訊條件良好
發(fā)射場(chǎng)常建在工業(yè)中心和鐵路干線附近,便于大型火箭衛(wèi)星的運(yùn)輸及回收。距西昌發(fā)射場(chǎng)五十公里處是飛機(jī)場(chǎng),跑道長(zhǎng)三千六百公尺,可以滿足C-130和波音七四七等大型飛機(jī)起降。發(fā)射場(chǎng)距離成昆鐵路和川滇公路都不遠(yuǎn),東面的金沙江航道通達(dá)宜賓、重慶直至上海。另外,國(guó)家通信干線也緊鄰發(fā)射場(chǎng),保證發(fā)射試驗(yàn)時(shí)的通訊暢通??傊鞑鬀錾街械纳絽^(qū)型發(fā)射可說(shuō)是得天獨(dú)厚,占盡了地利。而文昌則可以通過(guò)海洋運(yùn)輸解決大直徑火箭內(nèi)陸運(yùn)輸不便的難題,有利于未來(lái)發(fā)展火箭及大型航天器的要求。
5.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完善
衛(wèi)星發(fā)射升空之后還要及時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤監(jiān)測(cè),因此,對(duì)于發(fā)射中心來(lái)說(shuō),必須要配備完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。既要考慮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布局,又要照顧綿延幾千千米的空中和地上監(jiān)測(cè)站的設(shè)點(diǎn)。我國(guó)已經(jīng)基本形成了由西至東,距離數(shù)千公里的陸上航天測(cè)控網(wǎng)。
三、世界主要航天發(fā)射場(chǎng)
了解了我國(guó)的發(fā)射中心選址之后,我們一起來(lái)看看世界主要的航天發(fā)射場(chǎng)。
1.肯尼迪航天中心
建于1962年7月,是美國(guó)宇航局進(jìn)行航天器測(cè)試、發(fā)射的最重要場(chǎng)所,特別是載人航天器方面,在美國(guó)是獨(dú)一無(wú)二的,是以已故美國(guó)總統(tǒng)約翰·肯尼迪(John F.Kennedy)來(lái)命名的,被稱為人類通向太空的大門。該中心位于美國(guó)東部佛羅里達(dá)州東海岸的梅里特島,與卡納維拉爾角相鄰,不過(guò)兩者的隸屬關(guān)系不同,后者屬于美國(guó)空軍,有長(zhǎng)達(dá)一萬(wàn)公里的射向航程,主要從事戰(zhàn)略導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)。場(chǎng)區(qū)總面積560多平方公里,有十多個(gè)發(fā)射陣地,梅里特島北端有為著名的阿波羅登月計(jì)劃建造的39號(hào)發(fā)射陣地,后改為航天飛機(jī)發(fā)射場(chǎng),是觀看壯麗的航天飛機(jī)起飛的最佳場(chǎng)所。西部航天導(dǎo)彈試驗(yàn)中心成立于1964年5月,曾是空軍試驗(yàn)靶場(chǎng),1979年10月改為現(xiàn)名,是美國(guó)最重要的軍用航天發(fā)射基地,主要用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈、武器系統(tǒng)試驗(yàn)和各種軍用衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星的發(fā)射。它位于美國(guó)西部洛杉磯北面的西海岸,占地近400平方公里,場(chǎng)區(qū)全為起伏的丘陵。它有跨越太平洋直達(dá)夸賈林島區(qū)的8000公里航線以及十分完善的落點(diǎn)定位系統(tǒng)。
2.拜科努爾發(fā)射場(chǎng)
建于1955年,是世界上最大型的發(fā)射場(chǎng)之一,位于哈薩克斯坦拜克努爾市西南288公里,東西長(zhǎng)80余公里,南北寬30余公里,場(chǎng)區(qū)地形起伏,是人煙稀少的半沙漠草原區(qū)。它是前蘇聯(lián)最大的導(dǎo)彈和航天器發(fā)射場(chǎng)。第一顆人造衛(wèi)星“人造地球衛(wèi)星1號(hào)”(1957.10.4),第一艘載人飛船“東方一號(hào)”(1961.4.12),第一座空間站“禮炮一號(hào)”(1974.4.19),前蘇聯(lián)第一架航天飛機(jī)“暴風(fēng)雪號(hào)”(1988.11.15)都是從這里升空的。洲際導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)的落點(diǎn)在堪察加半島和太平洋中部水域。發(fā)射場(chǎng)分成大作業(yè)區(qū):載人航天器發(fā)射區(qū),大型運(yùn)載火箭發(fā)射區(qū),航天飛機(jī)發(fā)射區(qū);還設(shè)有航天博物館和各種陳列室,用以進(jìn)行航天傳統(tǒng)教育。
3.普列謝茨克基地
曾是前蘇聯(lián)—個(gè)秘密的導(dǎo)彈發(fā)射場(chǎng)。雖早建于1957年,但直到1966年3月發(fā)射“宇宙112號(hào)”偵察衛(wèi)星時(shí),才被英國(guó)一中學(xué)業(yè)余衛(wèi)星跟蹤小組發(fā)現(xiàn)而曝光于世。該基地位于俄羅斯白海以南300余公里的阿爾漢格爾斯克地區(qū),早期是洲際導(dǎo)彈的作戰(zhàn)基地,從1966年起才使用四種火箭和九座發(fā)射臺(tái)來(lái)發(fā)射大傾角的偵察、電子情報(bào)、導(dǎo)彈預(yù)警、通信、氣象和雷達(dá)校準(zhǔn)衛(wèi)星,其中三分之二為軍用,是世界上發(fā)射衛(wèi)星最多的發(fā)射場(chǎng),發(fā)射次數(shù)達(dá)到全世界總數(shù)一半左右,繁忙時(shí)—天發(fā)射兩枚運(yùn)載火箭。由于該基地不進(jìn)行載人飛行器的發(fā)射,因此發(fā)射操作的自動(dòng)化程度很高,每年的發(fā)射次數(shù),平均是拜克努爾的1.5倍。
4.種子島航天中心
位于日本本土最南部種子島的南端,1974年建成。它在竹崎和大崎有兩個(gè)發(fā)射場(chǎng)地,占地6.8平方公里,擁有發(fā)射塔、控制中心、靜態(tài)點(diǎn)火試車臺(tái)和火箭與衛(wèi)星裝配車間等技術(shù)設(shè)施,是日本最大的航天發(fā)射場(chǎng)。日本大多數(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星都在這里發(fā)射,而相鄰的鹿兒島航天中心主要發(fā)射科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星。由于日本漁民的反對(duì),這兩個(gè)發(fā)射場(chǎng)只能在每年的l、2月和8、9月漁業(yè)淡季時(shí)進(jìn)行發(fā)射活動(dòng)。
5.庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)
也稱圭亞那航天中心,是目前法國(guó)唯一的航天發(fā)射場(chǎng),也是歐空局(ESA)開展航天活動(dòng)的主要場(chǎng)所。它位于南美洲北部法屬圭亞那中部的庫(kù)魯?shù)貐^(qū),在沿大西洋海岸的一片狹長(zhǎng)草原上。由于發(fā)射場(chǎng)緊靠赤道,對(duì)發(fā)射靜止衛(wèi)星極為有利。庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)1966年動(dòng)工興造,1971年建成,共耗資5.2億法郎。早期僅進(jìn)行探空火箭和“鉆石號(hào)”運(yùn)載火箭發(fā)射。1979年12月“阿里安那”運(yùn)載火箭在這里首次發(fā)射成功,至今該系列發(fā)射成功率已達(dá)90%以上,獨(dú)攬了全球一半以上的衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)。
6.圣馬科發(fā)射場(chǎng)
是世界上唯一的海上航天發(fā)射場(chǎng),位于美國(guó)距肯尼亞福莫薩灣海岸約5公里的海上,比庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)更靠近赤道。海上發(fā)射場(chǎng)與陸上發(fā)射場(chǎng)不同,發(fā)射臺(tái)的臺(tái)柱完全固定在汪洋大海的大陸架上,臺(tái)面露出水面,類似海上石油鉆井平臺(tái)。衛(wèi)星和火箭由大型艦船運(yùn)來(lái),再安裝在發(fā)射架上實(shí)施發(fā)射。發(fā)射場(chǎng)1967年正式啟用,曾多次用美國(guó)的“偵察兵”等火箭發(fā)射小型航天飛行器。
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