影響航天發射及著陸的區位因素剖析

孫宗寶

航天運載火箭發射場又叫航天(發射)中心、衛星發射場、衛星發射中心等，航天運載器發射中心是為保障航天運載器的裝配、發射前準備、發射、彈道測量、發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備、設施和建筑。發射中心的發展史與航天運載器的發展密切相關，它的結構組成以及設備的配套完全取決于運載火箭的結構和規定的任務。世界航天發展半個多世紀以來，各航天大國相繼建設了一些航天中心。功能齊備、設施完善的航天發射中心，如今已成為航天實力的象征之一。

一、航天中心發射場的選址

1可靠的安全保障

需要建在人煙稀少的地域，有建立禁區的可能，一旦運載火箭各級分離后墜落不致危及生命財產安全。如拜科努爾發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，發射場區幅員遼闊，人煙稀少，是內陸發射的最佳場所。再如，我國的酒泉、太原發射場初建時，主要用于導彈發射實驗，導彈向西發射，殘骸大多落在西部荒無人煙之處，比較安全。后來承擔衛星發射任務，衛星需要向東或東南發射，以充分利用地球自轉的能量，這樣，安全隱患就隨之而來，因其火箭必經的我國東部和東南部是人口稠密地區，城鎮密集，萬一發生故障，后果不堪設想。

2有利的地理位置

在地形上要求地勢平坦開闊，地質結構穩定堅固，避開地層斷裂帶和地震區，盡量選擇在低緯度地區(最好選擇在赤道附近)。西昌衛星發射中心地形隱蔽，地質結構堅實。在南北縱列的大山谷中形成的一些山間小盆地，不但利于發射場的整體布局，對地面發射設施、技術設備與跟蹤測量、通信的建網部署也十分有益，而且還能滿足擴建的要求和今后的發展。發射場的緯度是衛星發射比較挑剔的一個條件，特別是發射軌道傾角較小的通訊衛星，由于入軌需要，必須在低緯度的發射場發射。否則。衛星需要消耗較多的能量才能到達預定軌道，會縮短衛星的工作壽命。此外，低緯度發射場還可以使火箭得到更大的地球自轉所賦予的初速度，提高運載能力。所以，許多國家的發射場都盡量建在低緯地區，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土靠赤道較近的地方。

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

3良好的氣象及水文條件

發射場通常選擇在雷雨少，風速弱，溫差變化低的地方，因為影響衛星和飛船發射的最直接、最關鍵的因素是氣象條件。另外，還需要有良好的水質，主要用于發射臺及相關設備降溫。

用運載火箭發射航天器，不是任何時候都可以進行，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，哈雷彗星探測器應選在其回歸太陽的幾個連續年份中發射；火星與地球的會合周期為780天。火星探測器應在火星與地球會合前后連續的幾個月份中發射；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某個時刻到另一個時刻內發射。這種允許航天器發射的時間范圍，叫作發射窗口。例如，“嫦娥一號”衛星每月適宜發射的時間只有一次，每次的“發射窗口”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射場、我國的太原發射場等均受到季風和季風性濕潤氣候的影響，夏季發射有效窗口少，冬季又太冷，因此，這些中心的發射任務多安排在秋季。而以色列的帕爾馬基發射場位于地中海氣候區，夏季多晴天，發射的有效窗口較多；哈薩克斯坦的拜科努爾發射場、我國的酒泉發射場則位于溫帶大陸性氣候區，年降水量少，發射窗口也較多；西昌衛星發射中心位于亞熱帶高原季風氣候區，年平均溫度為16℃，是中國年氣溫變化最小的地區之一，可謂“萬紫千紅花不盡，冬暖夏涼四季春”，有“小春城”的美譽。西昌地區雨旱兩季分明，日照多達320天，幾乎沒有霧日，全年風速都很低。

4便刺的交通條件

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

5最佳的監洲系統

既要考慮監測系統的布局，又要照顧綿延幾千千米的空中和地上監測站的設點。如美國卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心，運載火箭航區沿東南方伸向大西洋，航程可達8000千米，還可延伸到印度洋，航程可達12000千米。各跟蹤和觀測臺站設在大西洋上的大馬哈島、達特克島、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，具有較好的發射觀測環境。

二、海南文昌航天發射場的優勢

海南是我國緯度最低的陸上地區。衛星發射夾角小，發射效率高，費用少，技術難度低并可延長衛星壽命。在海南發射地球同步衛星，比在西昌發射，火箭的運載能力可提高10％～15％，衛星消耗的燃料可節約100千克左右，衛星壽命可延長兩年以上。文昌航天發射場射向多、范圍大，地球同步軌道、太陽同步軌道和近地軌道衛星都可以發射。同時，在這里建發射場是為了適應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動機不能使用鐵路運輸，而目前中國主要的三大發射基地——酒泉、西昌和太原衛星發射中心都深處內陸，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)無法在這些地點發射。而海南的新發射場毗鄰大海，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到海南的新發射場。這里安全性好，大型運載火箭各級落區都是海洋，沒有國土污染，當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射點以東1000千米以內。現有的三大發射中心除酒泉外，都存在殘骸落在人口密集區的可能，不利于安全。而在海南發射，發射場以東1000千米之內就是大海，只有幾個零星島嶼，極大地提高了殘骸墜落的安全性。同時，海南具有優美的自然環境，能源、交通和通信都具備建設航天發射場的條件，能提供有力的后勤支持。現有的發射基地受地理條件等因素限制，無法進行綜合開發利用。但如果建在海南，不僅可以進行商業發射，還能大大促進海南旅游業的發展。

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，要建設相應的著陸場。世界各航天大國根據各自的國情和載人航天工程的特點建設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，便于發現目標或營救；距離發射場、控制中心位置適中，有利于監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。位于佛羅里達州卡那維拉爾角，創建于1949年，當時創建的目的是為了發射試驗遠程導彈。1977年改名為東部空間和導彈試驗中心。能發射各種導彈和載入航天器。

(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著陸的第一后備機場。美國航天飛機的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。設在拜科努爾發射場東北的草原上。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，拜科努爾發射場的測控通信設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分隊和地面搜索分隊，配備了跟蹤、通信、運輸、救護等設施，可確保飛船返回艙和航天員的安全著陸和順利回收。