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中国航天海射“首秀”解读:陆地那么大 为何海上飞
华夏经纬网   2019-06-06 09:23:45   
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   6月5日12时6分,我国在黄海海域成功发射长征十一号运载火箭,标志着中国航天首次海上发射技术试验圆满成功。

  该消息传出后瞬间刷屏,紧接着是一连串备受关心的问题,比如陆地那么大,为何还要去海上发射火箭?海上发射火箭有多难?海上发射对我国航天发展又有何意义?记者就此采访了长征十一号运载火箭的研制总体单位航天科技集团中国运载火箭技术研究院的相关专家。

  为何要到海上去

  长征十一号运载火箭副总指挥金鑫告诉记者,随着社会经济的快速发展,社会对于航天发射活动的需求量日益增加,相应地,火箭发射落区安全问题日益突出:发射前夕,需要对火箭助推器、一级和整流罩等分离体的实际落区进行人口疏散,确保地面人身安全。同时,落区的选择不仅制约发射轨道设计,也可能影响火箭的运载能力。

  去海上发射运载火箭,将在很大程度上解决这一问题。

  金鑫说,与传统的陆地发射相比,海上发射由于远离人口稠密地区,火箭落区可选择范围很大,可通过海上航行灵活选择发射点和航落区,这就有效解决了火箭航区和残骸落区安全性问题,也可大幅降低陆地发射人员疏散成本。

  除此之外,海上发射运载火箭还具有两大优势。

  一是海上发射为火箭运载能力提高提供了可行条件。如果运载火箭在赤道附近发射,能够最大限度地利用地球自转速度,节省推进剂消耗量,从而提高火箭的运载能力。

  这意味着,同等起飞规模的运载火箭,在赤道附近发射可以具有更高的运载能力,运载效率提升的同时,也可以降低单位质量有效载荷发射成本。

  金鑫告诉记者,即使是我国最靠南的文昌卫星发射场,位置也在北纬19度附近。在海上发射,就可以填补我国0至19度倾角卫星发射能力的空白——毕竟,海上发射平台可以在海上大范围移动。

  二是海上发射有利于运载火箭执行特殊轨道发射任务。随着信息技术发展,人们对海上探测提出了更高的要求,小倾角卫星可以实现对某一地区的高频次重访,有利于数据获取,目前数量越来越多。

  换言之,如果火箭从赤道附近发射,可以避免卫星轨道倾角变化消耗能量,既能提高火箭执行该类任务的运载能力,也可以有效的提高卫星在轨寿命。

  根据统计,未来10年国内商业小卫星发射需求约1700颗,国外商业小卫星发射需求约6200颗,不同倾角卫星并存。金鑫说,海上发射可在我国东部、南部海域选择发射点,满足各种倾角卫星的发射需求,更可服务于“一带一路”国家,助推中国航天走出国门。

  海上发射有多难

  海上发射优势多,但难度也大。

  据中国运载火箭技术研究院长征十一号火箭副总设计师管洪仁介绍,此次任务具有技术新、环境新、流程新、模式新的特点,成功的背后离不开技术能力和管理能力的提升。

  要想实施海上发射,首先要有一枚火箭和一个海上发射平台。对火箭而言,如果选用固体运载火箭,则具有操作使用方便等优势,但是运载能力受限;如果选用液体运载火箭,发射适应性更强,但是操作使用必然复杂。

  对发射平台而言,则要求发射平台吨位大、稳定性好,能够适应火箭发射环境。随着造船技术的发展,目前大型船舶企业具有足够的技术储备开展海上移动发射平台研制。

  管洪仁说,首先,相比陆基发射台,起伏波动的海上平台给发射带来了新的技术考验,任务团队采用了一种特殊的瞄准技术和动态条件下的发射技术,来应对发射新环境。

  其次,在海上发射过程中,运载火箭需要承受海洋运输环境、自然环境、?鲇跋,尤其是盐雾、霉菌等具有海洋特点的自然环境,会直接影响运载火箭设备选型和试验条件制定。

  第三,在陆地发射场,运载火箭的瞄准点及大地方位均可以提前测得。但在海上发射,则需要开展长时间航向保持、动态方位传递等动基座瞄准技术研究及试验验证,还要研究解决火箭运输、起竖、对接、加注当中的自动化问题,实现无人值守发射。

  管洪仁说,在常规发射任务中,火箭的控制和监测信号通过有线通信系统传输,而在海射任务中,只能通过无线传输形式来实现,因此这次任务中的长征十一号运载火箭,也成为国内首枚采用无线测发控技术实施发射的火箭。

  “以往火箭的飞行安全控制需要地面人员监测和控制,此次任务则是由火箭自身根据飞行情况,实时自主判断,这是我国火箭首次实现自主安全控制!惫芎槿仕。

  捕风一号:海射任务的特殊乘客

  根据国家航天局消息,长征十一号海射任务将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星顺利送入预定轨道。这意味着,海射“首秀”乘客一共有7位,而其中最为特殊的则是捕风一号A、B卫星。

  来自航天科技集团五院的消息显示,捕风一号A、B卫星的成功发射,将实现我国卫星导航信号探测海面风场“零的突破”,对我国台风预警、防灾减灾具有重要意义。

  捕风一号卫星总设计师白照广告诉记者,目前已有的气象监测手段多为探测高层风,其他微波探测方式也难以在任意气象条件下获取海面风场。捕风一号卫星则有望全天候获取对于台风预报极其重要的底层风场数据,从而精准预报台风等极端天气。

  “风无形无影,捕风一号就是通过‘捉’海面上的导航反射信号这个‘影’,来‘捕’海面风场这个‘风’,从而实现监测海面风场的目的!卑渍展闼。

  截至目前,通过卫星观测海面风场的方式主要有两种,一是通过卫星云图来测量海风,但这种方式测的是云顶风,对海面风场的测量存在一定误差;二是通过卫星载荷来测量海面风场,但这种方式只能测50米/秒以内的海风,如果应用于准实时监测海面风场的卫星星座建设,代价较大。

  白照广说,随着全球卫星导航系统的发展,利用导航反射信号对反射面的物理特性和参数进行反演,已成为各国新的研究热点。英国、美国等发达国家都曾发射相关卫星,利用导航信号实现对海面高度、海浪、海风、海冰、移动目标等探测。

  按照他的说法,导航信号传递到海面后,会发生镜面反射。没有风时,反射信号较均匀;有风时,反射信号会随着海浪出现变化,风越大,信号变化越剧烈,进而导致了导航反射信号时延多普勒功率图像的剧烈变化,借此可实现对海面风速的反演。

  他还透露,后续我国还将逐步构建“捕风”卫星星座,多颗卫星协同观测,“借此实现更大范围、更高精度甚至准实时监测全球范围内的海面风场,更加精准地预警台风,从而可以最大限度地避免台风带来的人员伤亡和财产损失”。

  中国青年报·中青在线记者 邱晨辉 来源:中国青年报

 

责任编辑:胡光曲

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