2015年9月25日,我国长征系列运载火箭中的第一款固体运载火箭长征11号在酒泉卫星发射中心首发成功,截止目前为止已经成功发射七次。而就在昨天,2019年6月5日,12时06分,长征11号进行了其第八次发射任务,将吉林一号与娄星号等七个载荷发射升空。但这次发射最大的亮点在于,这次发射是采用了颇为特殊的海上发射方式。
发射瞬间的长征11号
众所周知, 要往天上打火箭,就要在陆地上修建发射平台和配套的保障设施。但由于各种现实因素限制,这些陆地发射场往往都达不到航天人喜欢的“最优解”。
首先,火箭要上天,最理想的发射位置在赤道,这样就可以最大限度利用地球自转的速度优势,节省火箭燃料,降低发射成本。但在现实中,由于各国的实际国土位置局限,大部分有能力研发运载火箭的国家都离赤道较远,只有法国能利用其在南美的殖民地优势,在距离赤道只有5°左右的法属圭亚那建立了欧洲航天发射中心,让欧洲航天局成为唯一能有效利用这种优势的发射机构;
欧洲人拥有世界上地理位置最理想的陆上发射场
其次,考虑到火箭的发射轨道是沿地球自转方向自左往右的弧形,这就导致火箭的箭体落区内若有人类聚集区,那就有可能造成不必要的人员和财产损失。所以火箭发射场的选址,最好是在右侧为大海的沿海地区。
但有运载火箭发射能力的国家,其沿海地区也大都是经济发达人员密集的区域,比如日本航天机构,即使已经把发射场选在九州岛以南115公里偏僻的种子岛上,也依然被当地渔民抗议发射任务影响捕鱼作业,导致其发射窗口一年只有100天不到。
日本种子岛发射中心选址刁钻程度堪称世界第一,但照样要被世俗抗议困扰
而我国在面对这两点制约因素时问题尤其突出。我国过去的主力发射场酒泉卫星发射中心,不仅纬度高达41°,火箭升天后的箭体落区更是覆盖我国最繁华区域之一的京津冀地区,另外两个太原和西昌发射中心也有一样的问题,比如西昌发射中心每次安排发射,都要组织箭体落区百姓避难,这不仅危险,而且也增加了我国卫星发射的成本。虽然我国现在已经在海南文昌建立了新的发射中心,避免了落区的问题,但纬度依然有19°左右,只能算与世界主流发射场持平,远谈不上有什么优势。
我国现有四个发射场的位置其实都不太理想
以前几天发射失败的长四丙为例,由于载荷对轨道的特殊要求,导致这颗从太原发射中心起飞的火箭必须向南往赤道方向飞,因三级火箭问题失败解体时,载荷与箭体的残骸就一同落到了老挝境内一居民点,这样不但存在载荷残骸的泄密问题,而且一旦造成他国民众伤亡,这国际影响也是非常不利的。
长征四号丙的特殊轨道,箭体落区伤亡风险非常高(图片来自网络)
这些问题都促使我国在新发射场选址问题上需要另辟蹊径,海上发射就是这种尝试之一。当然真正促使我国发展海上火箭发射能力最大的动力,还是商业发射方面的需求。
众所周知,我国航天业依靠自己独有的技术优势,曾经在上世纪八九十年代迎来了一个商业发射的辉煌期,但之后由于美国方面为了打压中国航天工业的发展,对我国航天进行制裁,使我国不能发射有美国企业参与研发的载荷,导致我国几乎退出国际主流商业发射市场,只能给一些第三世界国家打我国自研的载荷。
美国NASA如今也不好过,技术停滞不前、经费不足,只能靠SpaceX等民营公司来撑起美国航天的希望,和过去的辉煌对比显得格外凄凉
而从整个行业的发展角度来说,我们也需要靠庞大的民用市场带动我国航天业的良性发展。从2010年代以后开始,我国陆续推出的长征6、长征11等新一代小型运载火箭,不仅是要提高我国航天发射体系的完善度,也是要加强我国航天发射在商业上的弹性。
不太关注航天的人可能想不到,这次“长征-11 WEY”的新代号,并不是长征11的什么新型号,而是被国产品牌长城汽车的豪华SUV-WEY赞助冠名的。这也是开创了中国航天的一个新案例,证明我国航天工业越来越靠近民用市场,越来越接地气。
WEY冠名长征11号现场
这张就更清楚了,这广告水平也颇有中国特色
话说回来,其实海上发射这种模式早在上世纪90年代就有成功的典范,也就是俄国、美国等四个国家合资组建的海上发射公司。与我国的这个相比,不仅发射平台是专门建造的3万多吨的庞然大物,使用的火箭也是自俄国“天顶”系列液氧煤油运载火箭发展而来,有效载荷当然也比实际上就是东风-31变形体刷航天白漆的长征11号大一些。
但成也萧何败萧何,这个看上去前途无限的海上发射公司在2014年最终还是倒闭了。除了各国因技术转让问题导致的不合,巨型发射平台和大型火箭过高的使用成本导致该公司入不敷出也是其破产的主要原因。
曾经辉煌的高大上的海上发射公司,如今早已退出市场
而我国这次看似简陋的海上发射,恰恰就规避了成本高昂这个问题。长征11号能发射2吨左右的载荷,并且还是固体燃料火箭,整个建造-发射流程非常快捷,可以充分满足目前民用市场对该级别发射任务在成本控制上的需求;
小巧的长征11自东风-31弹道导弹改造而来,省钱是绝对有优势的
而使用的发射平台则是无动力拖曳平台,说白了就是个能漂在水面的大铁盒子,是个造船厂都能建。火箭在岸边先在平台的发射架上树立好,然后再用拖船拖曳到预定海域发射,在控制成本这点上绝对是无出其右者。而且现在有了更新的弹道导弹战备值班,东风-31老款可是有不少退出现役,可以用来进行民用发射,这利用率杠杠滴。
在岸边就完成起竖作业的长征11,相比那个高大上的海上发射公司专门造一条火箭运输船显然要省钱得多
这次使用的发射平台,你说是趸船都可以,简便实惠,是不是又是一次中国式的白菜化
你问啥是趸船?这就是,长江边上随处可见的玩意儿
当然这种发射平台和转运方式也有一定的局限性,那就是就冲这平台的抗浪性,很多人先前想象的到南海甚至赤道附近发射是基本不可能了,那我国为什么要用这么“简陋”的方式进行这次海上发射呢?
个人觉得,有三种可能性:
第一种可能性,这只是一次试验,先验证下海上发射的可行性,确定成本控制上做的好,能赚钱了,再往大了造;
第二种可能性,则是这种小火箭+低成本拖曳平台的路线就是我国要走的海上发射路线。
第三种可能性,就是航天之外的寓意了。东风-31都能在这么简陋的趸船上发射,还是7个载荷(分弹头)。明眼人应该都明白,这等于告诉某帝,我们的东风-21D上舰还有什么问题吗?弹道导弹反航母早已不是陆地上的任务了,从海上可以追着展开攻击。从民用航天的角度去透射军事技术的高度,这个一向都是我们的作风。
话转回来,因为我国现在国内民用发射市场的特点就是对小型载荷的发射需求很大,但如果继续占用原有四个国家发射场,那么:
第一,过于频繁的民用小载荷发射会挤占国家的发射场资源;
第二,箭体落区的风险问题也会更加突出,尤其这种小型商业任务更承担不起出问题的后果;
第三,这种小型民用任务,用户载荷研发单位大都集中在我国东部沿海地区,如果发射场能离载荷和箭体的研发生产单位尽可能的近,避免文昌发射中心那样要从天津往海南运火箭的海上奔波,将最大限度的降低发射成本;
这样综合下来,搞一个低成本海上平台在东部沿海执行发射任务就成为了最优方案。
此次发射区示意图,在火箭组装运输问题上,远远优于天津-文昌模式
再考虑到各种现实因素,个人觉得后面这种针对我国国内民用市场的方案更符合实际。等把国内市场占领了,整个产业链也成熟了,再去参与国际竞争就更加水到渠成。
这种民营企业参与航天的热潮在最近两年非常时髦,无论好坏,它都是一种发展的方向
总的来说,这次海上发射任务的成功,就是我国航天人往新的成功道路上踏出的又一坚实一步,也意味着我国航天界并没有理会SpaceX的各种商业噱头和耀眼的计划,而是坚持走自己的路,将高技术与民用经济性两条路子有机结合。航天事业的发展,除了拥有技术的绝对高度,市场的实用性和普适性也很重要,这是人类未来在空天行业的发展所必须秉持的战略布局。
我国航天业的未来,必然充满光明。我们的目标,从来就是星辰大海!