[科普中國]-海上發(fā)射平臺

發(fā)展沿革

建一個現(xiàn)代化的航天發(fā)射中心，一般需要占用大量的土地，而且發(fā)射方向也受到限制。因為萬一發(fā)生事故或者靶場安全官員不得不毀掉火箭時，不允許火箭發(fā)射彈道通過居民區(qū)上空。由于這個原因，世界上一些主要發(fā)射場或航天發(fā)射中心都設(shè)在沿海。

發(fā)射中心即使設(shè)在沿海，也會受到社會和產(chǎn)業(yè)方面的限制。如日本的種子島發(fā)射場，由于捕魚工會的抗議，該發(fā)射場發(fā)射作業(yè)被限制在兩個49天的周期內(nèi)，平均每年只許發(fā)射4次。這樣就很難安排因技術(shù)問題而推遲的發(fā)射。

前蘇聯(lián)沒有沿海發(fā)射場，它的航天設(shè)施位于低人口密度地區(qū)，盡管這樣，脫落的火箭各級，含有一些毒性和腐蝕性很高的推進(jìn)劑，必然會引起污染。

如果將發(fā)射場設(shè)在廣闊的海洋上，上述問題就會得到很好的解決。20世紀(jì)60年代中期，意大利在印度洋中建立了第一個民用移動式赤道發(fā)射場——圣馬科發(fā)射平臺。它包括兩個不同類型的平臺。一個起發(fā)射臺作用，另一個是控制發(fā)射的指揮所。

1995年，美國波音公司、烏克蘭南方公司、俄羅斯能源科研生產(chǎn)公司和挪威克韋爾納公司組成一個海上發(fā)射公司，它們準(zhǔn)備在地球赤道附近的海洋上建立一個與圣馬科相類似的海上發(fā)射平臺，也是由兩部分組成，一部分用于發(fā)射，一部分用作控制中心。不同之處是這個平臺是安裝在一艘船上。

這個發(fā)射平臺設(shè)計有133米長，60米寬，42.5米高，重達(dá)3萬多噸。支撐平臺的4根大圓柱，直徑就有10米以上。平臺上設(shè)有環(huán)境控制的機(jī)庫，火箭就放置在其中向發(fā)射場轉(zhuǎn)移，另外還有將火箭豎起到發(fā)射位置的設(shè)備。平臺上裝有足夠的供發(fā)射用的煤油和液氧，并可提供20人的食宿，人員在發(fā)射前將撤離到平臺以外5000米。

海上平臺發(fā)射系統(tǒng)另一個主要部分是裝配指揮船，在港口內(nèi)它將作為裝配與組裝設(shè)施，在海上就成為發(fā)射指揮控制中心。船上還配有直升機(jī)起落場和機(jī)庫。

1996年8月，海上發(fā)射平臺開始施工，1997年6月主體平臺竣工，移交后即開往俄羅斯的維堡，在那里將安裝俄羅斯制造的發(fā)射設(shè)備。由于海上發(fā)射比陸地發(fā)射要經(jīng)濟(jì)，所以現(xiàn)在海上發(fā)射公司已接到十幾次發(fā)射的定單。嶄露頭角的海上發(fā)射平臺就顯示了其巨大的潛力。

海上發(fā)射公司所運用的運載火箭是“天頂號”。據(jù)發(fā)射公司稱，“天頂號”已成功發(fā)射24次，火箭的第四級已成功飛行159次，該系統(tǒng)具有很高的實用性和可靠性。

海上發(fā)射公司的“天頂號”運載火箭，其有效載荷運載能力為5000千克，可將載荷運送至地球同步軌道。

有關(guān)專家稱，隨著海上發(fā)射技術(shù)的不斷成熟，將來的航天發(fā)射中心必然會由陸地轉(zhuǎn)移到海洋，海上發(fā)射公司可能是這一變化的轉(zhuǎn)折點。2

組成目前正在組建的海上發(fā)射系統(tǒng)是美國、俄羅斯、烏克蘭和挪威四國公司合資經(jīng)營的。

海上發(fā)射系統(tǒng)包括:

發(fā)射平臺長132米，寬67米，原為北海油田的一座石油鉆井平臺，遭火災(zāi)破壞，經(jīng)挪威夸納海事公司負(fù)責(zé)修復(fù)并改建成發(fā)射平臺，定名為“海洋奧德賽”，重達(dá)3．1萬噸。平臺配有兩套動力裝置使它具有自主航行的能力，航速可達(dá)12節(jié)左右。海上發(fā)射場平臺上新建的空調(diào)廠房可容納多枚火箭，并可為20名工作人員提供全套生活保障設(shè)施。平臺為半潛式，下方有兩排浮筒，當(dāng)準(zhǔn)備發(fā)射之前，浮筒會灌入大量海水，從而下潛到發(fā)射壓載深度，排水量也會提高到4．6萬噸，通過這種方式增加發(fā)射時的穩(wěn)定性。1

總裝指揮船( ACS)長201米，排水量為3．4萬噸，可容納240名船員。甲板下有一長度67米的巨大車間用于存放和組裝工作，能并排存放3枚完成總裝的火箭，而且每枚火箭周圍都有足夠的工作空間。由挪威夸納海事公司提供，用以進(jìn)行火箭的總裝，并實施發(fā)射指揮。1

運載火箭運載火箭為“天頂”號運載火箭，海射型運載火箭海上發(fā)射使用的運載火箭為“天頂”-3SL型?！疤祉敗毕盗羞\載火箭是一種全液體運載火箭，是蘇聯(lián)/俄羅斯運載火箭家族中一種較新的型號，1985年首次用于衛(wèi)星發(fā)射?！疤祉敗毕盗蟹譃閮杉壍摹疤祉敗?2型，三級的“天頂”-3型和“天頂”-3SL型?！疤祉敗?3SL為海上發(fā)射型，長61米，直徑39米，以液氧和煤油為推進(jìn)劑。為了滿足海上發(fā)射的性能要求和提高可靠性，海射公司對火箭的一級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加強(qiáng)，更換了二子級和上面級的制導(dǎo)計算機(jī)，增加了二子級和上面級的液氧貯量，它由設(shè)在烏克蘭的南方聯(lián)合體制造，但第三級和整流罩分別由能源中心和波音公司制造。該火箭能把重達(dá)5噸左右的負(fù)載送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道?！疤祉敗毙突鸺哂兴浇M裝、自動起豎和自動加注的特點，這對于海上發(fā)射來說是非常合適的。1

基地港設(shè)在美國加利福尼亞州長灘,由美國波音公司負(fù)責(zé)管理。1

分類海上發(fā)射設(shè)施可分為固定式海上發(fā)射平臺和移動式海上發(fā)射平臺。意大利的圣馬可發(fā)射場的發(fā)射設(shè)施就屬于固定式海上發(fā)射平臺，在20世紀(jì)90年代前曾多次發(fā)射過衛(wèi)星。移動式海上發(fā)射平臺的優(yōu)勢在于“移動”，只有“移動”才能選擇有利的發(fā)射點。20世紀(jì)90年代，由美國、烏克蘭、俄羅斯和挪威等國組建的海上發(fā)射公司，采用奧德賽移動式海上發(fā)射平臺，可在赤道水域的任何地點進(jìn)行發(fā)射，能最大限度地發(fā)揮運載火箭的能力，具有較強(qiáng)的發(fā)射適應(yīng)性和商業(yè)價值。 3

優(yōu)點海上發(fā)射的優(yōu)點是：航天器可充分利用赤道上地球自轉(zhuǎn)的附加速度，從而節(jié)省運載火箭的燃料；對地靜止軌道衛(wèi)星可直接入軌，無需耗用衛(wèi)星所攜帶的燃料進(jìn)行變軌；方便選擇發(fā)射區(qū)和人軌航區(qū)；增加發(fā)射衛(wèi)星的靈活，可根據(jù)衛(wèi)星運行軌道的要求選擇最適宜的發(fā)射位置。4