孫宗寶

航天運載火箭發(fā)射場又叫航天(發(fā)射)中心、衛(wèi)星發(fā)射場、衛(wèi)星發(fā)射中心等，航天運載器發(fā)射中心是為保障航天運載器的裝配、發(fā)射前準(zhǔn)備、發(fā)射、彈道測量、發(fā)送指令以及接收和處理遙測信息而專門建造的一整套地面設(shè)備、設(shè)施和建筑。發(fā)射中心的發(fā)展史與航天運載器的發(fā)展密切相關(guān)，它的結(jié)構(gòu)組成以及設(shè)備的配套完全取決于運載火箭的結(jié)構(gòu)和規(guī)定的任務(wù)。世界航天發(fā)展半個多世紀(jì)以來，各航天大國相繼建設(shè)了一些航天中心。功能齊備、設(shè)施完善的航天發(fā)射中心，如今已成為航天實力的象征之一。

一、航天中心發(fā)射場的選址

1可靠的安全保障

需要建在人煙稀少的地域，有建立禁區(qū)的可能，一旦運載火箭各級分離后墜落不致危及生命財產(chǎn)安全。如拜科努爾發(fā)射場位于哈薩克斯坦的半沙漠地帶，東西長80千米，南北寬30千米，發(fā)射場區(qū)幅員遼闊，人煙稀少，是內(nèi)陸發(fā)射的最佳場所。再如，我國的酒泉、太原發(fā)射場初建時，主要用于導(dǎo)彈發(fā)射實驗，導(dǎo)彈向西發(fā)射，殘骸大多落在西部荒無人煙之處，比較安全。后來承擔(dān)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，衛(wèi)星需要向東或東南發(fā)射，以充分利用地球自轉(zhuǎn)的能量，這樣，安全隱患就隨之而來，因其火箭必經(jīng)的我國東部和東南部是人口稠密地區(qū)，城鎮(zhèn)密集，萬一發(fā)生故障，后果不堪設(shè)想。

2有利的地理位置

在地形上要求地勢平坦開闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定堅固，避開地層斷裂帶和地震區(qū)，盡量選擇在低緯度地區(qū)(最好選擇在赤道附近)。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心地形隱蔽，地質(zhì)結(jié)構(gòu)堅實。在南北縱列的大山谷中形成的一些山間小盆地，不但利于發(fā)射場的整體布局，對地面發(fā)射設(shè)施、技術(shù)設(shè)備與跟蹤測量、通信的建網(wǎng)部署也十分有益，而且還能滿足擴(kuò)建的要求和今后的發(fā)展。發(fā)射場的緯度是衛(wèi)星發(fā)射比較挑剔的一個條件，特別是發(fā)射軌道傾角較小的通訊衛(wèi)星，由于入軌需要，必須在低緯度的發(fā)射場發(fā)射。否則。衛(wèi)星需要消耗較多的能量才能到達(dá)預(yù)定軌道，會縮短衛(wèi)星的工作壽命。此外，低緯度發(fā)射場還可以使火箭得到更大的地球自轉(zhuǎn)所賦予的初速度，提高運載能力。所以，許多國家的發(fā)射場都盡量建在低緯地區(qū)，如肯尼迪航天中心、種子島航天中心、鹿兒島航天中心分別是美國和日本領(lǐng)土靠赤道較近的地方。

目前，國際上公認(rèn)最理想的發(fā)射場是歐洲太空局建在南美洲法屬圭亞那的庫魯發(fā)射場，緯度是5.2°N，從這里易于把衛(wèi)星送入極地軌道和赤道軌道。它是全球最佳的衛(wèi)星發(fā)射地點，火箭可以向東射入大西洋上空，又能得到地球自轉(zhuǎn)的助推，而且向北和向東的海面上有一個很寬的發(fā)射弧度。由于其位于赤道附近，所以用同一種火箭把衛(wèi)星送入赤道上空軌道時，可比在美國卡納維拉爾角發(fā)射多載15％的重量。

3良好的氣象及水文條件

發(fā)射場通常選擇在雷雨少，風(fēng)速弱，溫差變化低的地方，因為影響衛(wèi)星和飛船發(fā)射的最直接、最關(guān)鍵的因素是氣象條件。另外，還需要有良好的水質(zhì)，主要用于發(fā)射臺及相關(guān)設(shè)備降溫。

用運載火箭發(fā)射航天器，不是任何時候都可以進(jìn)行，有年份、月份、日期和時刻的選擇。例如，哈雷彗星以76年為周期回歸，哈雷彗星探測器應(yīng)選在其回歸太陽的幾個連續(xù)年份中發(fā)射；火星與地球的會合周期為780天。火星探測器應(yīng)在火星與地球會合前后連續(xù)的幾個月份中發(fā)射；由于工作條件和軌道要求，以及氣象的限制，有些航天器必須在某日內(nèi)某個時刻到另一個時刻內(nèi)發(fā)射。這種允許航天器發(fā)射的時間范圍，叫作發(fā)射窗口。例如，“嫦娥一號”衛(wèi)星每月適宜發(fā)射的時間只有一次，每次的“發(fā)射窗口”只有35分鐘。

從世界主要航天中心位置來看，日本的種子島和鹿兒島航天中心、印度的斯里哈里科塔發(fā)射場、我國的太原發(fā)射場等均受到季風(fēng)和季風(fēng)性濕潤氣候的影響，夏季發(fā)射有效窗口少，冬季又太冷，因此，這些中心的發(fā)射任務(wù)多安排在秋季。而以色列的帕爾馬基發(fā)射場位于地中海氣候區(qū)，夏季多晴天，發(fā)射的有效窗口較多；哈薩克斯坦的拜科努爾發(fā)射場、我國的酒泉發(fā)射場則位于溫帶大陸性氣候區(qū)，年降水量少，發(fā)射窗口也較多；西昌衛(wèi)星發(fā)射中心位于亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，年平均溫度為16℃，是中國年氣溫變化最小的地區(qū)之一，可謂“萬紫千紅花不盡，冬暖夏涼四季春”，有“小春城”的美譽。西昌地區(qū)雨旱兩季分明，日照多達(dá)320天，幾乎沒有霧日，全年風(fēng)速都很低。

4便刺的交通條件

發(fā)射場常建在工業(yè)中心和鐵路沿線，便于大型火箭衛(wèi)星的運輸及回收，通過海洋運輸還可以解決大直徑火箭內(nèi)陸鐵路運輸?shù)碾y題。如西昌衛(wèi)星發(fā)射中心距發(fā)射場50千米處是西昌飛機(jī)場，跑道長3.6千米，可以允許C-130、安-124和波音747等大型飛機(jī)起降。發(fā)射場距離成昆鐵路和川滇公路都不遠(yuǎn)，加之東面的金沙江航道還可以水路通達(dá)宜賓、重慶直至上海，這些條件極利于運輸所需物資和衛(wèi)星、火箭產(chǎn)品。

5最佳的監(jiān)洲系統(tǒng)

既要考慮監(jiān)測系統(tǒng)的布局，又要照顧綿延幾千千米的空中和地上監(jiān)測站的設(shè)點。如美國卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心，運載火箭航區(qū)沿東南方伸向大西洋，航程可達(dá)8000千米，還可延伸到印度洋，航程可達(dá)12000千米。各跟蹤和觀測臺站設(shè)在大西洋上的大馬哈島、達(dá)特克島、安提瓜島的阿森松島上，與測量站相比，可減少海浪對測量精度的影響，具有較好的發(fā)射觀測環(huán)境。

二、海南文昌航天發(fā)射場的優(yōu)勢

海南是我國緯度最低的陸上地區(qū)。衛(wèi)星發(fā)射夾角小，發(fā)射效率高，費用少，技術(shù)難度低并可延長衛(wèi)星壽命。在海南發(fā)射地球同步衛(wèi)星，比在西昌發(fā)射，火箭的運載能力可提高10％～15％，衛(wèi)星消耗的燃料可節(jié)約100千克左右，衛(wèi)星壽命可延長兩年以上。文昌航天發(fā)射場射向多、范圍大，地球同步軌道、太陽同步軌道和近地軌道衛(wèi)星都可以發(fā)射。同時，在這里建發(fā)射場是為了適應(yīng)中國正在研制的大推力運載火箭的要求。由于目前中國鐵路隧道直徑的限制，超過一定尺寸的火箭箭體和發(fā)動機(jī)不能使用鐵路運輸，而目前中國主要的三大發(fā)射基地——酒泉、西昌和太原衛(wèi)星發(fā)射中心都深處內(nèi)陸，必須依賴鐵路運輸。又需要穿過高山峻嶺，因此，大直徑的新型火箭(超過3.35米)無法在這些地點發(fā)射。而海南的新發(fā)射場毗鄰大海，具有良好的海上運輸條件，新型火箭可以裝船通過海路運輸?shù)胶Ｄ系男掳l(fā)射場。這里安全性好，大型運載火箭各級落區(qū)都是海洋，沒有國土污染，當(dāng)火箭助推器和一級箭體工作完畢后被拋掉時，這些殘骸一般將墜落在發(fā)射點以東1000千米以內(nèi)。現(xiàn)有的三大發(fā)射中心除酒泉外，都存在殘骸落在人口密集區(qū)的可能，不利于安全。而在海南發(fā)射，發(fā)射場以東1000千米之內(nèi)就是大海，只有幾個零星島嶼，極大地提高了殘骸墜落的安全性。同時，海南具有優(yōu)美的自然環(huán)境，能源、交通和通信都具備建設(shè)航天發(fā)射場的條件，能提供有力的后勤支持。現(xiàn)有的發(fā)射基地受地理條件等因素限制，無法進(jìn)行綜合開發(fā)利用。但如果建在海南，不僅可以進(jìn)行商業(yè)發(fā)射，還能大大促進(jìn)海南旅游業(yè)的發(fā)展。

三、返回地點的選擇及主要的著陸場

在載入航天飛行中，為了確保航天員和航天器安全順利地返回地面，要建設(shè)相應(yīng)的著陸場。世界各航天大國根據(jù)各自的國情和載人航天工程的特點建設(shè)了適合本國載人航天器返回的著陸場。

1返回地點要求

人煙稀少；地勢開闊平坦，水面少，便于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)或營救；距離發(fā)射場、控制中心位置適中，有利于監(jiān)控和搶救等工作開展。

2世界著名的著陸場

(1)美國肯尼迪航天中心主著陸場。位于佛羅里達(dá)州卡那維拉爾角，創(chuàng)建于1949年，當(dāng)時創(chuàng)建的目的是為了發(fā)射試驗遠(yuǎn)程導(dǎo)彈。1977年改名為東部空間和導(dǎo)彈試驗中心。能發(fā)射各種導(dǎo)彈和載入航天器。

(2)美國愛德華茲空軍基地。位于洛杉磯東北部沙漠中，是一個綜合性航空基地。由于它位于沙漠中，氣候干燥少雨，因此被選作航天飛機(jī)著陸的第一后備機(jī)場。美國航天飛機(jī)的1130多次飛行，有49次在愛德華茲著陸。

(3)俄羅斯戢人航天飛船主著陸場。設(shè)在拜科努爾發(fā)射場東北的草原上。這里東西綿延上萬里，人煙稀少，自然條件適宜飛船回收。同時，拜科努爾發(fā)射場的測控通信設(shè)備可用于飛船返回和回收測控。

(4)中國神舟飛船主著陸場。在內(nèi)蒙古中部四子王旗的阿木古郎牧場邀里海拔1000米～1200米，地勢平坦開闊，人煙稀少，適宜飛船著陸。著陸場組建了直升機(jī)分隊和地面搜索分隊，配備了跟蹤、通信、運輸、救護(hù)等設(shè)施，可確保飛船返回艙和航天員的安全著陸和順利回收。