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中國航天海射“首秀”解讀:陸地那么大 為何海上飛
華夏經緯網   2019-06-06 09:23:45   
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   6月5日12時6分,我國在黃海海域成功發射長征十一號運載火箭,標志著中國航天首次海上發射技術試驗圓滿成功。

  該消息傳出后瞬間刷屏,緊接著是一連串備受關心的問題,比如陸地那么大,為何還要去海上發射火箭?海上發射火箭有多難?海上發射對我國航天發展又有何意義?記者就此采訪了長征十一號運載火箭的研制總體單位航天科技集團中國運載火箭技術研究院的相關專家。

  為何要到海上去

  長征十一號運載火箭副總指揮金鑫告訴記者,隨著社會經濟的快速發展,社會對于航天發射活動的需求量日益增加,相應地,火箭發射落區安全問題日益突出:發射前夕,需要對火箭助推器、一級和整流罩等分離體的實際落區進行人口疏散,確保地面人身安全。同時,落區的選擇不僅制約發射軌道設計,也可能影響火箭的運載能力。

  去海上發射運載火箭,將在很大程度上解決這一問題。

  金鑫說,與傳統的陸地發射相比,海上發射由于遠離人口稠密地區,火箭落區可選擇范圍很大,可通過海上航行靈活選擇發射點和航落區,這就有效解決了火箭航區和殘骸落區安全性問題,也可大幅降低陸地發射人員疏散成本。

  除此之外,海上發射運載火箭還具有兩大優勢。

  一是海上發射為火箭運載能力提高提供了可行條件。如果運載火箭在赤道附近發射,能夠最大限度地利用地球自轉速度,節省推進劑消耗量,從而提高火箭的運載能力。

  這意味著,同等起飛規模的運載火箭,在赤道附近發射可以具有更高的運載能力,運載效率提升的同時,也可以降低單位質量有效載荷發射成本。

  金鑫告訴記者,即使是我國最靠南的文昌衛星發射場,位置也在北緯19度附近。在海上發射,就可以填補我國0至19度傾角衛星發射能力的空白——畢竟,海上發射平臺可以在海上大范圍移動。

  二是海上發射有利于運載火箭執行特殊軌道發射任務。隨著信息技術發展,人們對海上探測提出了更高的要求,小傾角衛星可以實現對某一地區的高頻次重訪,有利于數據獲取,目前數量越來越多。

  換言之,如果火箭從赤道附近發射,可以避免衛星軌道傾角變化消耗能量,既能提高火箭執行該類任務的運載能力,也可以有效的提高衛星在軌壽命。

  根據統計,未來10年國內商業小衛星發射需求約1700顆,國外商業小衛星發射需求約6200顆,不同傾角衛星并存。金鑫說,海上發射可在我國東部、南部海域選擇發射點,滿足各種傾角衛星的發射需求,更可服務于“一帶一路”國家,助推中國航天走出國門。

  海上發射有多難

  海上發射優勢多,但難度也大。

  據中國運載火箭技術研究院長征十一號火箭副總設計師管洪仁介紹,此次任務具有技術新、環境新、流程新、模式新的特點,成功的背后離不開技術能力和管理能力的提升。

  要想實施海上發射,首先要有一枚火箭和一個海上發射平臺。對火箭而言,如果選用固體運載火箭,則具有操作使用方便等優勢,但是運載能力受限;如果選用液體運載火箭,發射適應性更強,但是操作使用必然復雜。

  對發射平臺而言,則要求發射平臺噸位大、穩定性好,能夠適應火箭發射環境。隨著造船技術的發展,目前大型船舶企業具有足夠的技術儲備開展海上移動發射平臺研制。

  管洪仁說,首先,相比陸基發射臺,起伏波動的海上平臺給發射帶來了新的技術考驗,任務團隊采用了一種特殊的瞄準技術和動態條件下的發射技術,來應對發射新環境。

  其次,在海上發射過程中,運載火箭需要承受海洋運輸環境、自然環境、??鲇跋?,尤其是鹽霧、霉菌等具有海洋特點的自然環境,會直接影響運載火箭設備選型和試驗條件制定。

  第三,在陸地發射場,運載火箭的瞄準點及大地方位均可以提前測得。但在海上發射,則需要開展長時間航向保持、動態方位傳遞等動基座瞄準技術研究及試驗驗證,還要研究解決火箭運輸、起豎、對接、加注當中的自動化問題,實現無人值守發射。

  管洪仁說,在常規發射任務中,火箭的控制和監測信號通過有線通信系統傳輸,而在海射任務中,只能通過無線傳輸形式來實現,因此這次任務中的長征十一號運載火箭,也成為國內首枚采用無線測發控技術實施發射的火箭。

  “以往火箭的飛行安全控制需要地面人員監測和控制,此次任務則是由火箭自身根據飛行情況,實時自主判斷,這是我國火箭首次實現自主安全控制?!憊芎槿仕?。

  捕風一號:海射任務的特殊乘客

  根據國家航天局消息,長征十一號海射任務將技術試驗衛星捕風一號A、B星及五顆商業衛星順利送入預定軌道。這意味著,海射“首秀”乘客一共有7位,而其中最為特殊的則是捕風一號A、B衛星。

  來自航天科技集團五院的消息顯示,捕風一號A、B衛星的成功發射,將實現我國衛星導航信號探測海面風場“零的突破”,對我國臺風預警、防災減災具有重要意義。

  捕風一號衛星總設計師白照廣告訴記者,目前已有的氣象監測手段多為探測高層風,其他微波探測方式也難以在任意氣象條件下獲取海面風場。捕風一號衛星則有望全天候獲取對于臺風預報極其重要的底層風場數據,從而精準預報臺風等極端天氣。

  “風無形無影,捕風一號就是通過‘捉’海面上的導航反射信號這個‘影’,來‘捕’海面風場這個‘風’,從而實現監測海面風場的目的?!卑漬展闥?。

  截至目前,通過衛星觀測海面風場的方式主要有兩種,一是通過衛星云圖來測量海風,但這種方式測的是云頂風,對海面風場的測量存在一定誤差;二是通過衛星載荷來測量海面風場,但這種方式只能測50米/秒以內的海風,如果應用于準實時監測海面風場的衛星星座建設,代價較大。

  白照廣說,隨著全球衛星導航系統的發展,利用導航反射信號對反射面的物理特性和參數進行反演,已成為各國新的研究熱點。英國、美國等發達國家都曾發射相關衛星,利用導航信號實現對海面高度、海浪、海風、海冰、移動目標等探測。

  按照他的說法,導航信號傳遞到海面后,會發生鏡面反射。沒有風時,反射信號較均勻;有風時,反射信號會隨著海浪出現變化,風越大,信號變化越劇烈,進而導致了導航反射信號時延多普勒功率圖像的劇烈變化,借此可實現對海面風速的反演。

  他還透露,后續我國還將逐步構建“捕風”衛星星座,多顆衛星協同觀測,“借此實現更大范圍、更高精度甚至準實時監測全球范圍內的海面風場,更加精準地預警臺風,從而可以最大限度地避免臺風帶來的人員傷亡和財產損失”。

  中國青年報·中青在線記者 邱晨輝 來源:中國青年報

 

責任編輯:胡光曲

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