揭密印度航天發射場

航天技術是一個國家綜合國力的體現。印度開國總理尼赫魯曾將航天技術形象地比做“現代印度寺廟的廟頂”。印度為確立其在亞洲政治、經濟大國的地位，一直將航天技術發展作為科技發展的重點。

自20世紀60年代成功發射了第一枚國產探空火箭開始，印度先后自主研制了人造地球衛星、衛星運載火箭(SLV、ASLV)和極軌衛星運載火箭(PSLV)，建成了頓巴赤道發射場和斯里哈里科塔發射場，并實現了近地軌道衛星發射和極軌衛星發射。進入21世紀，印度的航天發展更為迅速，不僅成功發射了高軌地球同步衛星，還開發了一箭多星技術、低溫發動機技術、太空艙再入返回技術。其后續的航天計劃更是雄心勃勃，除了發射大量的民用與軍用衛星外，還計劃在2010年實現其大型運載火箭GSLV-MKⅢ發射地球同步衛星的首飛，將GTO軌道運載能力提高到4～6噸，同時還開展了可重復使用運載火箭和深空探測的研究，并計劃在201 5年左右將航天員送入太空，之后實現載人登月。

作為印度航天技術發展的標志，印度的航天發射場也不斷發展，發射技術也取得了長足的進步。本文根據獲得的資料，嘗試解讀印度航天發射場，以揭開其神秘面紗。

印度的航天發射場

印度管理航天工業的空間研究組織(簡稱ISRO)下屬共有兩個發射場，分別是頓巴赤道發射場和斯里哈里科塔發射場。

頓巴赤道發射場是印度第一個航天發射場，隸屬于ISRO最大的航天中心——維克蘭拉姆沙拉拜航天中心，位于阿拉伯海海岸，喀拉拉邦特里凡得瑯城以北6千米的地方，海拔64米。地理坐標為北緯8°31′，東經76°52′。發射場于1963年投入使用，由于場區附近人口稠密，且位置是進行低高度上層大氣和電離層研究的合適場所，所以發射場建成以來只用于發射小型探空火箭。

印度所有的衛星發射均集中在斯里哈里科塔發射場進行。該發射場位于印度東海岸的斯里哈里科塔島上，在馬德拉斯北部100千米處，占地面積145平方千米，場區海岸線長度達27千米。地理坐標為北緯13°47′，東經80°15′。發射場擁有發射各種衛星的大型運載火箭的試驗、組裝和發射設施，擁有跟蹤、測量各種衛星的測控站。印度空間研究組織還在這里建設了固體推進器工廠，為各種大型運載火箭生產固體發動機。這里氣候受西南季風和東北季風影響，10、11月份是大雨季節，但一年內多數月份陽光充足、天氣晴朗，適合進行火箭發動機試車和發射試驗。

自1971年印度政府選中這塊風水寶地以來，經過近40年建設，該中心已成為印度最大的航天城和航天器發射中心。可以說，該中心實現了印度近年來運載火箭技術上的每一次飛躍。印度衛星運載火箭、極地軌道運載火箭和地球同步軌道運載火箭部從這里點火升空。

斯里哈里科塔發射場存在的主要不足是：(1)火箭射向存在一定的限制。由于航區安全要求，斯里哈里科塔發射場的射向范圍不寬，只能向東南方向發射，并且大部分射向需要進行軌道調整，實際上相對降低了其低緯度的優勢。(2)國內測控站布設比較困難。由于向東南方向發射，印度本土測控站不能滿足航區的跟蹤測量要求，

需要利用其它國家的測控站。(3)周邊存在引力異常區。由于印度半島所處大陸版塊每年以4～6厘米的速率發生漂移，造成印度南部較大范圍內出現引力異常，這對火箭發射的軌道精度產生一定影響。

但是，上述不足并沒有影響到斯里哈里科塔發射場的發展。發射場先后建設了探空火箭發射工位、增強衛星運載火箭ASLV發射工位、極軌衛星運載火箭PSLV(第一發射工位)和通用航天器發射工位(第二發射工位)。下面重點介紹第一發射工位和第二發射工位。

斯搭哈里科塔發射場第一發射工位

第一發射工位最初是為滿足PSLV運載火箭發射設計，主要設施包括發射平臺、活動勤務塔和臍帶塔。該發射工位用了5年時間建成，1989年完工，1991年首次投入使用(因PSLV火箭一、二級分離故障而試驗失敗)。后為適應GSLV運載火箭發射，在臍帶塔上增加了低溫加注臂，在發射區增加了低溫加注設施。整個發射場投資超過4000萬美元。

第一發射工位采用固定式準備法發射技術。通過封閉式活動勤務塔，將運載火箭、衛星直接在發射臺上吊裝、對接、測試、加注，火箭點火前活動勤務塔撤離到距發射臺175米以外。這種設計類似于法國圭亞那發射場的阿里安3運載火箭“ELA－1”發射工位。

封閉式活動勤務塔高85米，鋼結構建筑，重2500噸，可為衛星、火箭裝配、測試提供吊裝、對接、配

電、加注、供氣、空調、消防等勤務，同時為人員從事上述工作提供工作平臺。該塔共設11層平臺，在第一級火箭處有一個可上下移動的平臺。塔架吊車有效吊高約為60米。為適應液體火箭和衛星的測試，在塔高20米、40米和60米處設有3處凈化間，以15℃潔凈冷氣通入，使層內溫度控制在23±1℃，濕度為50±5％，潔凈度達到一萬級。發射臺高6米、寬9米，固定于導流槽上。導流槽采用雙面導流方式，槽深6米。發射臺后部設有簡易臍帶塔，其高度約為45米。在發射臺周邊共設有3座高120米的避雷塔。

為了提高發射頻率，同時適應GSLVMK-Ⅲ等更大運載火箭的發射，從2000年開始，印度空間研究組織耗資9100萬美元，在距離第一發射工位1.5千米處新建了一套火箭發射系統，并將其命名為“通用發射工位”。據印度空間研究組織稱，新建成的“通用發射工位”可在今后10年內滿足印度目前研制的所有型號運載火箭的發射需求，基礎設施設計時能夠抗強烈地震，并能經受印度東海岸經常發生的猛烈颶風和其它暴風雨襲擊。新建第二發射場后，印度航天發射能力也由現在每年2次提高到4～6次，單次火箭發射任務所需的成本也將大幅降低。

第二發射工位設施主要包括垂直總裝測試廠房、活動發射臺、臍帶塔和避雷塔等。垂直總裝測試廠房完成火箭的總裝、測試及與衛星的對接工作，建筑高82米，截面積40米×32米，火箭采用串行進出方式，后門高約50米，由8塊水平推拉門密封，用于單級產品進出，前門高約70米，由12塊水平推拉門密封，用于星箭組合體進出。廠房內設有6層14米×6米工作平臺，吊車吊重為200噸／30噸。垂直總裝測試廠房與發射工位相距約1千米。

活動發射臺是運載火箭與衛星總裝、整體轉運、實施發射的設施。其液壓驅動行走機構設計充分繼承了活動勤務塔成熟技術，可將星箭組合體從技術區整體轉運到發射區，采用“光彈”運輸方式。發射臺高度為8.6米，臺面尺寸19.5米×19.5米，重約700噸。活動發射臺運行軌道為兩組雙軌，軌距14米。一般轉運過程要持續兩天左右，因此對需要環境控制的衛星將是一個考驗。

臍帶塔主要用于星箭與地面的氣、電、液連接，完成星箭的最終測試、加注和發射。塔高70米，最大截面積10米×10米，重980噸，共設三層平臺，每層平臺均可垂直移動到不同高度并鎖定，塔架吊裝起重能力為10噸，設置兩組水平擺桿，低溫推進劑加注管路在發射前1分鐘脫落。

導流槽主要功能是疏導火箭點火時產生的高溫、高速燃氣流，防止它們對火箭與發射設施造成的損害。導流槽仍然采用雙面導流形式，槽深45米。由于距海岸線很近，地下水層較淺，給導流槽施工帶來了極大的挑戰。

在發射工位周圍設置有四組避雷塔，塔高120米，四塔頂端通過電纜相連。

可以看出，印度在第二發射工位的設計時采用了全新的概念。首先是采用了三垂測試發射模式，運載火箭在垂直總裝測試廠房內完成總裝測試，并與衛星對接，采用活動發射臺將星箭組合體整體轉運到發射區，完成必要的檢查測試，然后加注、發射其次是采用了通用化的設計思想，其垂直總裝測試廠房、活動發射臺、臍帶塔均采用了通用化設計，可以適應印度現役運載火箭和未來發展的大型運載火箭發射要求，尤其是其臍帶塔的設計，其3組工作平臺均可自由上下移動，以適應不同高度的工作需求。這種設計類似于法國阿里安4的“ELA-2”發射設施，只是后者發射區增加了活動勤務塔，衛星在發射區實施吊裝。

發射臺牽制釋放系統

印度在其新型GSLV運載火箭發射中采用了牽制釋放系統，系統采用一種獨特的結構緊湊的釋放機構，依靠多路冗余液壓系統進行釋放，該系統已達到了世界先進水平。

GSLV運載火箭為三級火箭，GTO軌道運載能力為2噸，其一級由一個固體發動機和四個捆綁式低溫液體助推器組成。4個牽制釋放機構位于捆綁式發動機的平面內，將火箭芯級尾罩與發射臺火箭支承座聯接在一起。發射時，4個捆綁助推器發動機按指令同時點火，牽制機構將火箭牽制在發射臺上，抵抗發動機起動與推力增長過程中的干擾力。干擾力是由風載荷形成的力矩和1臺或1臺以上捆綁助推器發動機未點火所引起的。在驗證了捆綁發動機工作正常以后，發射臺牽制釋放系統按遙控指令釋放火箭。確認火箭被釋放以后，芯級固體發動機便點火，使火箭升空。

2001年3月28日在斯里哈里科塔發射場首次發射GSLV運載火箭時，火箭起飛前4.6秒，4個助推器發動機按指令點火，計算機測出其中1個未達到要求的90％推力，在芯級固體發動機啟動前即火箭起飛前1秒，助推器緊急關機，終止發射。調查結果表明，4個捆綁助推器中的1個助推器發動機的氧化劑輸送管路出現故障，發生燃料泄漏。在這次發射故障中發射臺的牽制機構起了重要作用。

指揮監控系統

斯里哈里科塔發射場的兩個發射工位均具有先進的指揮控制系統，早在上世紀80年代其ASLV運載火箭發射控制就采用了計算機自動發射控制、光纖傳輸等先進技術，在其后續的兩個工位控制室均采用分布式計算機系統，完成火箭的測試、發射控制及監控。

可以看出，近20年來印度航天發射場的進步是非常迅速的，其技術發展符合國際航天發射技術的發展趨勢，某些技術，如發射臺牽制釋放系統，已到了世界先進水平。

進入21世紀，印度制訂了龐大而前沿的航天計劃——數量眾多的軍用、民用衛星、新型大推力運載火箭、可重復使用運載火箭、載人航天、載人登月、深空探測等等，作為印度唯一的運載火箭發射場，斯里哈里科塔發射場將迎來其緊張、繁忙而又充滿挑戰的未來。