選址海南，為大火箭做準(zhǔn)備

姜浩峰

“這次發(fā)射，意義非凡！”在長征七號(hào)火箭發(fā)射之前，上海市宇航學(xué)會(huì)資深科普專家李必光先生告訴《新民周刊》記者，“這意味著今后我國的大部分民用發(fā)射任務(wù)，都將改在海南發(fā)射。文昌衛(wèi)星發(fā)射中心將某種程度上替代西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的地位。”

長征七號(hào)火箭于海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，首先意味著從2009年9月開工，2014年10月基本竣工的文昌衛(wèi)星發(fā)射中心，已正式啟用。

我國為何繼內(nèi)陸腹地的酒泉、太原、西昌等之后，選址海南作為火箭發(fā)射基地呢？

大推力火箭適合海運(yùn)

長征七號(hào)，乃至未來亦將在海南發(fā)射的長征五號(hào)，比之前發(fā)射的長征系列火箭，最大的不同在于都堪稱“大個(gè)頭”火箭。

以長征七號(hào)為例，其公開的GTO（地球同步轉(zhuǎn)移軌道）運(yùn)載能力為7噸，系我國新一代中型運(yùn)載火箭，未來將承擔(dān)發(fā)射貨運(yùn)飛船的任務(wù)，以替代之前長征二號(hào)F的絕大多數(shù)任務(wù)。比長征七號(hào)更巨的長征五號(hào)，其GTO運(yùn)載能力更是高達(dá)13噸，已屬于標(biāo)準(zhǔn)的大推力火箭，未來將承載空間站發(fā)射的任務(wù)。

如果說長征七號(hào)的直徑、推力與之前的長征二號(hào)F還算基本相當(dāng)，比如芯級(jí)直徑仍保持3.35米，那么長征五號(hào)則是個(gè)“重量級(jí)選手”，其直徑將達(dá)到5米。這樣的“大個(gè)頭”火箭假若想運(yùn)往既往的發(fā)射場，很困難。

我國之前的衛(wèi)星發(fā)射基地，最早選址酒泉。比較靠譜的解釋是——當(dāng)年出于保密、軍事需要，將之設(shè)在祖國版圖西北的腹地。后來的西昌、太原等發(fā)射場選址，多多少少都考慮到這一因素。

李必光曾經(jīng)撰文稱——“比起其他幾個(gè)發(fā)射中心，文昌航天發(fā)射中心的建設(shè)，更顯中國航天的開放和大度。它于2009年9月開工建設(shè)，由于地處文昌，也就取名文昌航天發(fā)射中心。而中國另外幾個(gè)發(fā)射中心其實(shí)都是‘名不副實(shí)的：如酒泉航天發(fā)射中心的發(fā)射點(diǎn)在酒泉以北300公里的額濟(jì)納旗、西昌航天發(fā)射中心的發(fā)射點(diǎn)在西昌北面120公里的冕寧，而太原航天發(fā)射中心的發(fā)射點(diǎn)在太原西北130公里的岢嵐。這都是由于當(dāng)時(shí)歷史原因造成的，因?yàn)橐Ｃ苈铮　?/p>

發(fā)射場在內(nèi)陸腹地，火箭大多走鐵路運(yùn)輸。在火箭直徑3.35米的情況下，鐵路運(yùn)輸，鉆個(gè)山洞啥的，問題還算不大。而當(dāng)大推力火箭直徑達(dá)到5米以上時(shí)，將無法鉆入國內(nèi)許多鐵路隧道。如今將發(fā)射場放到海邊，就可以實(shí)現(xiàn)海運(yùn)。

長征七號(hào)由中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研發(fā)，天津航天長征火箭制造有限公司等單位負(fù)責(zé)制造。這次發(fā)射前，5月14日，由中國衛(wèi)星海上測控部所屬遠(yuǎn)望21號(hào)火箭運(yùn)輸船將之運(yùn)抵海南文昌清瀾港。在李必光看來，位于海南東北部的清瀾港，不僅有著風(fēng)景優(yōu)美的海岸線，更是實(shí)打?qū)嵉膬?yōu)良港口。

當(dāng)長征七號(hào)抵達(dá)清瀾港后，再由公路運(yùn)輸方式將火箭分段運(yùn)送至發(fā)射場區(qū)，按計(jì)劃進(jìn)行發(fā)射前各項(xiàng)測試準(zhǔn)備工作。因?yàn)楹８劬嚯x發(fā)射場較近，也就沒有隧道阻隔大個(gè)頭火箭的問題發(fā)生了。

從具體的海運(yùn)過程來看，即使是直徑與長征二號(hào)F大體相當(dāng)?shù)拈L征七號(hào)，也“感覺”出了海船比鐵路運(yùn)輸更“舒適”。長征七號(hào)運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)人員王旭說：“火箭走公路、鐵路，就像坐‘硬板床；乘船走海運(yùn)，就好似坐‘沙發(fā)。過載環(huán)境，簡單地理解就像我們開車時(shí)，遇到的加速行駛、緊急剎車等情況。對于海運(yùn)，過載環(huán)境主要表現(xiàn)為低頻晃動(dòng)。過載環(huán)境差會(huì)危害火箭的結(jié)構(gòu)。”

在長征七號(hào)安全運(yùn)抵海南后，王旭統(tǒng)計(jì)出長征七號(hào)過載環(huán)境數(shù)值不僅優(yōu)于設(shè)計(jì)值，更是僅為鐵路運(yùn)輸過載環(huán)境數(shù)據(jù)的三分之一、公路運(yùn)輸?shù)亩种弧?h3>發(fā)射安全性勝過內(nèi)陸

當(dāng)然，通過海路運(yùn)輸，并不意味著一點(diǎn)兒風(fēng)險(xiǎn)都沒有。王旭說：“運(yùn)輸中產(chǎn)生的振動(dòng)影響火箭內(nèi)部的設(shè)備。長征七號(hào)在海運(yùn)過程中，低于3級(jí)海況時(shí)，箭體振動(dòng)環(huán)境較為平穩(wěn)；出現(xiàn)4至5級(jí)海況時(shí)，船體晃動(dòng)加劇，箭體振動(dòng)環(huán)境相對惡劣。即使這樣，長征七號(hào)合練箭海運(yùn)振動(dòng)環(huán)境的實(shí)測數(shù)據(jù)也遠(yuǎn)小于公路、鐵路運(yùn)輸。”

更重要的安全性，則在于火箭殘骸對于民眾的潛在威脅。

“從前在內(nèi)陸發(fā)射后，一級(jí)火箭的殘骸掉到民宅上的情況都曾發(fā)生。如今在海南發(fā)射，一級(jí)火箭的殘骸主要落在海里，就安全性來說，提高了不少。”李必光向記者如此解釋。

回看過往新聞——

2012年5月27日，“長征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭一級(jí)殘骸落到湖南綏寧縣砸壞了民宅。

2014年9月8日，陜西省山陽縣銀花鎮(zhèn)寺背溝村一山溝有運(yùn)載火箭殘骸墜落，經(jīng)查是太原衛(wèi)星發(fā)射基地發(fā)射的“長征四號(hào)乙”運(yùn)載火箭殘骸。

《新民周刊》記者注意到，火箭殘骸墜落相關(guān)地區(qū)，經(jīng)常會(huì)組織疏散、處置突發(fā)事件、依法賠償?shù)确矫娴臉I(yè)務(wù)培訓(xùn)。盡管一級(jí)火箭殘骸掉落的地區(qū)大多屬于農(nóng)村，人煙并不稠密，但這并不意味著一點(diǎn)兒損失沒有。而在海南發(fā)射，直接避免了類似損失。

本次長征七號(hào)發(fā)射后211秒，火箭拋出整流罩。地面跟蹤測量數(shù)據(jù)顯示，整流罩殘骸準(zhǔn)確濺落中國南海黃巖島附近海域。南海之濱，起步于60年前的中國航天事業(yè)，踏上了面向星辰大海的新征途。

當(dāng)然，選擇海島發(fā)射火箭，也會(huì)遇到新問題。長征七號(hào)火箭副總設(shè)計(jì)師程堂明曾向媒體表示：“在海南發(fā)射場，受氣候條件影響，高度越高，風(fēng)速越大，有時(shí)與地面風(fēng)速會(huì)相差幾級(jí)。為此，我們對火箭結(jié)構(gòu)做防風(fēng)加固設(shè)計(jì)，活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)支撐要更有力、更穩(wěn)健，火箭的‘腰部還裝有一套防風(fēng)減載裝置。這樣的話，火箭轉(zhuǎn)場可適應(yīng)每秒20米以下的風(fēng)速，抵抗八到九級(jí)風(fēng)。”據(jù)了解，為了適應(yīng)海南當(dāng)?shù)馗邼竦淖匀画h(huán)境，長征七號(hào)火箭還做了周密的防水設(shè)計(jì)，能夠做到雨中轉(zhuǎn)場和發(fā)射。

接近赤道發(fā)射節(jié)省燃料

衛(wèi)星發(fā)射選址海南，比之從前的西昌、太原、酒泉來，更接近赤道。“地球在自轉(zhuǎn)時(shí)生成離心力。緯度越低，賦予火箭的離心力也就越大。而理論上在南北兩極就沒有什么離心力了。”李必光向記者解釋道，“換句話說，越是在緯度高的地方發(fā)射，越占不到便宜。如果放在南北兩極發(fā)射火箭，基本上一點(diǎn)兒也占不到便宜。而在距離赤道越近的地方發(fā)射，越合算——所需要的能耗較低，使用同樣燃料可以達(dá)到的速度也更快。”

根據(jù)相關(guān)人員的測算，發(fā)射同樣的衛(wèi)星，在海南文昌發(fā)射的話，比之在西昌發(fā)射，同樣的火箭，運(yùn)載能力可提高10%至15%，衛(wèi)星壽命可延長2年以上。

文昌，如今已被航天愛好者戲稱為“中國的卡納維拉爾角”。其實(shí)，地處北緯19度的文昌，比之位處北緯28.5度的卡納維拉爾角發(fā)射場更接近赤道，換言之，亦更能發(fā)揮節(jié)約燃料的優(yōu)勢。當(dāng)然，就這一點(diǎn)來說，歐洲航天局位于赤道附近法屬圭亞那的發(fā)射場，就更占優(yōu)勢了——處于北緯2～6°之間。而航天領(lǐng)域，找尋更靠近赤道的發(fā)射場，已成為某種共識(shí)。比如美國、俄羅斯、挪威、烏克蘭曾欲聯(lián)合開發(fā)位于赤道附近的一處發(fā)射場，但因政治原因又一度擱淺。

回看位處海南的文昌，比之我國既有其他發(fā)射場，在節(jié)約燃料的同時(shí)，因?yàn)榭亢５木壒剩＿吶∷菀祝f一火箭發(fā)射出現(xiàn)意想不到的狀況，將“靠水吃水”，在滅火、救援等方面比之內(nèi)陸更具優(yōu)勢。當(dāng)然，此優(yōu)勢的確認(rèn)，必須要有一個(gè)前提——燃料環(huán)保。

早年間的火箭，大多采用四氧化二碳和偏二甲肼激發(fā)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生動(dòng)力。其實(shí)對環(huán)境是有污染的，且對人體特別是肝臟等有損傷。而長征七號(hào)、長征五號(hào)運(yùn)載火箭全面大量使用液氧、煤油，或者液氫、液氧這樣的低溫推進(jìn)劑組合，成為名副其實(shí)的低溫火箭，其中長征五號(hào)更是因?yàn)閼?yīng)用了液氫，得了“冰箭”的美譽(yù)。無毒、無污染的推進(jìn)劑，使得海邊發(fā)射不會(huì)對海水造成污染。

和平利用空間歡迎參觀

在長征七號(hào)發(fā)射之前一周，上海一幫航天迷就登上了前往海南島的飛機(jī)——看火箭發(fā)射。這一點(diǎn)，與之前于文昌，特別是酒泉、太原等內(nèi)陸地區(qū)發(fā)射火箭極不相同。

盡管比起坐擁2800平方公里的酒泉發(fā)射中心，海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心堪稱“微型迷你版”——只占地20平方公里。但麻雀雖小五臟俱全——文昌發(fā)射中心不僅包括了發(fā)射場、指揮中心、火箭組裝廠，還規(guī)劃了一個(gè)太空主題公園。

當(dāng)然，這些航天迷心心念念的還真不是太空主題公園，而是為了看火箭發(fā)射現(xiàn)場。

因?yàn)闅v史的原因，文昌，特別是酒泉與太原發(fā)射場，都有各自等級(jí)不同的保密要求。而在李必光看來，文昌航天發(fā)射中心的建設(shè)，更顯中國航天的開放和大度——和平利用空間歡迎參觀。

在長征七號(hào)發(fā)射之前，當(dāng)?shù)卮_定了8個(gè)火箭首發(fā)觀景點(diǎn)，總占地面積671畝，能夠容納2.53萬人觀看火箭升空，還能提供2624個(gè)停車位。

此8個(gè)最佳觀看點(diǎn)大多集中在龍樓鎮(zhèn)，分別是文昌清瀾大橋西側(cè)橋頭公園、龍樓交界處航天科普中心、龍樓鎮(zhèn)天福云龍灣度假村、龍樓鎮(zhèn)山海天酒店?duì)I銷中心西側(cè)、龍樓鎮(zhèn)山海天酒店沿海沙灘、龍樓鎮(zhèn)堂洪港（石頭公園西側(cè)）、龍樓鎮(zhèn)213地塊（石頭公園西側(cè)）、龍樓鎮(zhèn)希爾頓酒店沿海沙灘。

當(dāng)?shù)卣踔撂嵝延慰汀L征七號(hào)首發(fā)前，龍樓鎮(zhèn)許多酒店賓館已經(jīng)預(yù)訂一空，首發(fā)會(huì)形成觀看人潮和車潮，建議錯(cuò)峰觀看。當(dāng)然，海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心未來將長期承擔(dān)火箭發(fā)射任務(wù)，但啟用首發(fā)卻只有一次，盡管之后“上演”的長征五號(hào)大戲或許比長征七號(hào)更精彩，但依然無法阻擋希望觀看第一次發(fā)射壯觀景象的人流。

一位曾經(jīng)因工作原因在近距離觀看過火箭發(fā)射的老航天人，是這樣對《新民周刊》表述觀看發(fā)射時(shí)的心情的：“大地在抖動(dòng)，那震撼的感覺，感覺這輩子也算值了！”