除了發(fā)射塔，火箭還能怎么射

李會(huì)超

多數(shù)火箭發(fā)射都是在發(fā)射塔上完成的，我們?cè)陔娨暽峡吹降幕鸺l(fā)射基本也都是這種場(chǎng)景。然而，有那么幾種火箭，偏偏不走尋常路，采用一些特別的發(fā)射方式，這里就讓我們一一認(rèn)識(shí)它們吧。

1.核潛艇發(fā)射：可發(fā)射任何軌道傾角的衛(wèi)星

冷戰(zhàn)結(jié)束后，俄、美開(kāi)始削減軍備，為了消化之前的導(dǎo)彈庫(kù)存，俄羅斯航天技術(shù)人員鑄劍為犁，將R-

29RM型潛射導(dǎo)彈改裝成了可以發(fā)射人造衛(wèi)星的Shtil型運(yùn)載火箭。

1998年7月7日，曾經(jīng)創(chuàng)造紀(jì)錄的新莫斯科夫斯克號(hào)潛艇在巴倫支海上發(fā)射了一枚Shtil型運(yùn)載火箭，成功將德國(guó)柏林技術(shù)大學(xué)的Tubsat-N和Tubsat-N1衛(wèi)星發(fā)射升空，這次發(fā)射也成了人類第一次從核潛艇上進(jìn)行的衛(wèi)星發(fā)射。

在改造成Shtil運(yùn)載火箭時(shí)，R-29RM導(dǎo)彈的整體結(jié)構(gòu)沒(méi)有大的改動(dòng)，原來(lái)安裝核彈頭的地方用來(lái)安裝衛(wèi)星，導(dǎo)彈上原來(lái)用于制導(dǎo)的天線被拆除，取而代之的是發(fā)射衛(wèi)星需要的測(cè)控裝置，控制導(dǎo)彈飛行的軟件也隨之做了調(diào)整。

除了1998年的那次發(fā)射外，這種運(yùn)載火箭還在2006年將俄羅斯科學(xué)院用于進(jìn)行地球磁場(chǎng)變化與地震研究的Kompass-2衛(wèi)星發(fā)射升空。

目前，俄羅斯技術(shù)人員還對(duì)Shtil火箭的頭部提出了改進(jìn)方案，以使這種火箭能夠發(fā)射體積、重量更大的衛(wèi)星。

在陸地上設(shè)置的發(fā)射場(chǎng)，為了避免火箭飛過(guò)人口稠密地區(qū)所帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，一般都對(duì)火箭的發(fā)射方向做了限制。例如，美國(guó)的卡納維拉爾角航天基地發(fā)射的火箭只能向東北或東南方向飛行（發(fā)射方位角35度-120度），從而不能發(fā)射極軌衛(wèi)星。

核潛艇因?yàn)榭梢詸C(jī)動(dòng)到遠(yuǎn)離大陸的海洋地區(qū)進(jìn)行發(fā)射，因此不會(huì)受到這種限制，理論上可以發(fā)射任何軌道傾角的衛(wèi)星。

然而，由于核潛艇的彈艙體積有限，火箭的體積不能設(shè)計(jì)得太大，火箭的運(yùn)載能力因此大大受限，Shtil火箭的兩次發(fā)射中，最重的衛(wèi)星也只有77公斤。面對(duì)當(dāng)今動(dòng)輒幾噸重的各類衛(wèi)星，這個(gè)運(yùn)載能力實(shí)在是捉襟見(jiàn)肘，這也是這種火箭僅僅進(jìn)行過(guò)兩次發(fā)射的原因。

2.汽車發(fā)射：TEL拉著龐然大物東奔西走

1991年，美蘇兩國(guó)簽署了第一階段削減戰(zhàn)略武器條約。按照條約規(guī)定，當(dāng)時(shí)兩國(guó)的不少導(dǎo)彈都要從武器庫(kù)中除役。

一枚導(dǎo)彈的成本巨大，直接拆毀實(shí)在可惜，于是條約中規(guī)定了一種變通的方式：可以將現(xiàn)役導(dǎo)彈改裝成運(yùn)載火箭。

按照這個(gè)方法，蘇聯(lián)的后繼者俄羅斯將SS-25“白楊”型洲際彈道導(dǎo)彈改裝成“起飛一號(hào)”運(yùn)載火箭。

SS-25是一種使用三級(jí)固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)彈。在改裝成運(yùn)載火箭時(shí)，這三個(gè)子級(jí)被保留下來(lái)，原來(lái)的核彈頭則被火箭的第四級(jí)和有效載荷所替代。

SS-25導(dǎo)彈使用一種特別制造的卡車進(jìn)行導(dǎo)彈的轉(zhuǎn)運(yùn)和發(fā)射，“起飛一號(hào)”延續(xù)了這種發(fā)射方式，這種卡車被稱為運(yùn)輸起豎發(fā)射一體車（簡(jiǎn)稱TEL）。

TEL不但能平穩(wěn)地拉著“起飛一號(hào)”這個(gè)四十多噸重的龐然大物東奔西走，裝載火箭的發(fā)射筒還能在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中對(duì)火箭提供保護(hù)，減少外部溫度與濕度的變化對(duì)火箭內(nèi)精密設(shè)備的影響。

到達(dá)預(yù)定發(fā)射位置后，TEL會(huì)伸出四個(gè)支架支撐穩(wěn)定車身，再將發(fā)射筒豎立起來(lái)。

火箭在發(fā)射時(shí)，TEL首先向發(fā)射筒中注入加壓空氣，將火箭逐漸推出發(fā)射筒，當(dāng)火箭上升到30米高度、箭體已經(jīng)完全和發(fā)射車分離后，火箭的一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)才點(diǎn)火工作。這樣，可以避免火箭的尾焰對(duì)發(fā)射筒的灼燒。

巧合的是，曾經(jīng)用來(lái)瞄準(zhǔn)美國(guó)的白楊導(dǎo)彈，在改裝成“起飛一號(hào)”火箭后，獲得的第一個(gè)國(guó)際發(fā)射訂單也來(lái)自于美國(guó)。1997年12月24日，“起飛一號(hào)”將美國(guó)Digital Globe公司的Early Bird 1對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星送入太陽(yáng)同步軌道中。

時(shí)至今日，這種火箭已經(jīng)完成了7次發(fā)射，其中6次成功、1次失敗。

除了能夠變廢為寶、消耗裁減的武器外，這種車載發(fā)射的方式還具備機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。在配備相應(yīng)測(cè)控條件的情況下，幾乎可以在陸地上的任何地方進(jìn)行火箭發(fā)射。

但是，這種火箭的運(yùn)載能力和主流大型火箭相比存在不小的差距，近地軌道載荷的發(fā)射能力為532千克，太陽(yáng)同步軌道載荷的發(fā)射能力為167千克，只能用來(lái)發(fā)射小衛(wèi)星。

3.40飛機(jī)發(fā)射：B-52轟炸機(jī)曾擔(dān)當(dāng)發(fā)射平臺(tái)

每年下半年，肆虐北美大陸的颶風(fēng)會(huì)給當(dāng)?shù)厝嗣駧?lái)巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。

2016年12月15日，由8顆微小衛(wèi)星組成的颶風(fēng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GYGNSS）成功發(fā)射入軌。

這個(gè)由美國(guó)密歇根大學(xué)和西南研究院研制的衛(wèi)星系統(tǒng)，通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)射和海面發(fā)射的GPS信號(hào)測(cè)量海平面附近的風(fēng)場(chǎng)，為理解颶風(fēng)中心的海洋大氣相互作用的情況提供數(shù)據(jù)，幫助人們?cè)谖磥?lái)更加準(zhǔn)確的應(yīng)對(duì)颶風(fēng)的動(dòng)向。

發(fā)射這8顆衛(wèi)星的火箭并非從地面起飛，而是首先搭乘一架改裝的民航客機(jī)上升到萬(wàn)米高空，再在那里點(diǎn)火、發(fā)射，進(jìn)入太空。

這種能夠從半空中發(fā)射的火箭名叫“飛馬座”，是美國(guó)軌道科學(xué)公司在上世紀(jì)90年代初設(shè)計(jì)的一種運(yùn)載火箭。

“飛馬座”有基本型和增強(qiáng)型（XL）兩種構(gòu)型，目前基本上只使用增強(qiáng)型執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。

和大型運(yùn)載火箭相比，“飛馬座”的尺寸和重量上都要小不少：XL構(gòu)型的長(zhǎng)度為17.6米（約相當(dāng)于長(zhǎng)征2F的1/3），重量約為2.3噸（約相當(dāng)于長(zhǎng)征2F的1/20）。這種火箭的近地軌道有效載荷發(fā)射能力只有約400千克，因此只能用來(lái)發(fā)射小衛(wèi)星。

起初，“飛馬座”的發(fā)射由美國(guó)航天局（NASA）的B-52轟炸機(jī)執(zhí)行（你沒(méi)看錯(cuò)，這個(gè)大殺器的確屬于NASA，但這架B-52的任務(wù)不是傾瀉炸彈，而是航空技術(shù)測(cè)試）。從1994年起，一架由L-1011“三星錐”型噴氣式客機(jī)改裝的飛機(jī)被用作發(fā)射平臺(tái)。

發(fā)射前，“飛馬座”火箭被固定在飛機(jī)腹部，當(dāng)飛機(jī)到達(dá)12000米高度的預(yù)定發(fā)射空域后，會(huì)把火箭從機(jī)體上釋放。

火箭首先在無(wú)動(dòng)力的狀態(tài)下進(jìn)行5秒的自由落體飛行，獲得與飛機(jī)足夠安全的距離。之后，火箭一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火。在一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過(guò)程中，火箭的姿態(tài)由火箭的尾翼控制，火箭前部的主翼可以增加火箭所受到的升力，此時(shí)的火箭有些像一架在空中飛行的小飛機(jī)。

在一級(jí)火箭工作完畢后，機(jī)翼隨一級(jí)火箭一同脫離，之后的飛行姿態(tài)由二級(jí)、三級(jí)火箭上的矢量噴管控制。

在“飛馬座”XL構(gòu)型中，還安裝了一個(gè)輔助動(dòng)力系統(tǒng)，用于提高火箭運(yùn)載能力和入軌精度，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)一箭多星的發(fā)射。

與從地面發(fā)射的運(yùn)載火箭相比，這種空射火箭可以靈活選擇不同經(jīng)緯度的發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。

除了可以從美國(guó)本土的四個(gè)基地起飛發(fā)射外，飛機(jī)還能攜帶“飛馬座”火箭從大西洋沿岸的加那利群島、中太平洋的瓜加林環(huán)礁和赤道附近的巴西阿爾坎塔拉起飛發(fā)射，飛機(jī)釋放火箭的位置一般選擇在遠(yuǎn)離人口稠密的地方，火箭射向不再受限制，這樣不僅增加火箭發(fā)射的窗口時(shí)間，還可以擴(kuò)大軌道傾角的范圍。

由于火箭釋放時(shí)，高度已經(jīng)高于大部分天氣現(xiàn)象發(fā)生的高度，可能遇到的風(fēng)切變強(qiáng)度也較低空更低，因此天氣條件對(duì)火箭發(fā)射的制約被大大降低。

此外，在空中發(fā)射時(shí)，火箭已經(jīng)具備了一定的高度和速度，能夠節(jié)省火箭的設(shè)計(jì)制造與燃料成本。據(jù)計(jì)算，如果在地面發(fā)射的火箭，要達(dá)到與“飛馬座”火箭相同的運(yùn)載能力，其起飛重量將在27噸左右，是“飛馬座”XL火箭的十多倍。

目前，另一家空間技術(shù)公司“維京銀河”正在研發(fā)新一代的空中發(fā)射火箭Launcher One。這種火箭的發(fā)射方式與“飛馬座”基本相同，發(fā)射載具為性能更先進(jìn)的波音747-400客機(jī)，將為未來(lái)的微小衛(wèi)星發(fā)射提供新的選擇。

據(jù)悉，Launcher One預(yù)計(jì)將于今年年內(nèi)進(jìn)行第一次發(fā)射測(cè)試。

（摘自《北京日?qǐng)?bào)》）