科技館里學航天

楊晶

“乘風好去，長空萬里，直下看山河。”

隨著“5、4、3、2、1”倒數，長征11號（CZ-11）海射型火箭于2019年6月5日12時06分，在中國黃海海域點火升空，將技術試驗衛星捕風一號A、B星及5顆商業衛星順利送入預定軌道。至此，中國首次海上火箭發射圓滿成功，填補了我國在海上發射火箭的技術空白，為我國火箭快速進入太空提供了新的發射方式，也再次驗證了中國科技、中國力量不斷向上的實力。

什么是海上火箭發射？

大家可以來到中國科學技術館的“海上火箭發射”展臺近距離體驗海上火箭發射。該展臺通過火箭模型與發射平臺實景，還原了中國首次海上火箭發射的情境，組合電動裝置、視頻、火箭落體實物等，使觀眾身臨其境感受中國首次海上發射火箭的震撼，并通過多媒體互動屏展示的豐富知識與趣味性內容，動態演繹出火箭發射的全過程。

所謂海上火箭發射，就是通過在海上興建固定或移動火箭發射平臺的方式，為運載火箭提供可以在海上進行發射的條件。它由發射平臺、總裝指揮船（ACS）、運載火箭等部分組成。

我國長征11號運載火箭海上發射任務，采用移動式火箭發射平臺的模式。該發射平臺由大型半潛式駁船改裝，甲板面積十分巨大，長110米、寬近80米，面積超過一個標準足球場。由它改裝的發射平臺，可以同時容納火箭、各種保障車輛以及設備。同時，該發射平臺具備在五級海況下的運輸能力和三級海況下的發射能力。

為什么要進行海上火箭發射？

這是因為全球微小衛星產業發展迅速，產生了許多基于微小衛星開展業務應用的發射需求，特別是在大量微小衛星，如小衛星、微衛星、納衛星等待部署的情況下，涌現出了對火箭發射的經濟性、可靠性和快速響應能力的迫切需求。為滿足這一市場領域的發射需求，人類開啟了海上火箭發射的研究。

海上火箭發射的優勢有哪些呢？

相比傳統的陸上發射場，海上發射平臺對周邊地區的生產、生活基本不會產生干擾。通過靈活選擇發射點，可以最大限度地將航區、落區分布在無人海域，從而有效避免火箭殘骸對地面人員、財產等造成的風險，具有極高的安全性。同時，也因為突破對航區、落區選擇的局限性，可以更加優化彈道設計，最大程度地發揮出火箭的運載能力。

根據軌道動力學規律，當目標軌道傾角低于發射場緯度時，需進行降低傾角的軌道機動。軌道高度越低，這種機動消耗的能量越多，運載火箭和航天器動力系統的能力損失就越大。對于低傾角低軌衛星發射任務，如在我國陸地火箭發射場發射，降傾角機動所需能量消耗過大。若火箭從更低緯度海上地區發射，則可免去降傾角軌道機動，減少能量的消耗。火箭還可以充分利用赤道上地球自轉的附加速度，從而節省燃料；而對于靜止軌道衛星則可直接發射入軌，無須耗用衛星所攜帶的燃料進行變軌，更加經濟、便捷。

對于中高傾角發射任務，海上火箭發射平臺除了移動到最佳發射位置外，還可以通過調整火箭發射方向來實現，增強了發射的靈活性和適應性。

海上火箭發射到底有多難？

海上發射好處多，難度也大。

相比陸基發射臺，起伏波動的海上平臺，首先要在晃動情況下確保火箭快速找到自己的準確位置，也就是海上動基座瞄準技術。目前我國的海上火箭發射平臺已具備三級海況下的發射能力。

其次，為了進一步保障火箭能夠正常入軌，還需要技術人員為它編制計算程序，使火箭擁有智慧的大腦。

這樣才能在發射后自主校準控制飛行路線，實現“我的飛行我做主”。

另外，為了保障平臺上火箭及人員的安全，長征11號運載火箭在發射船上發射，控制火箭發射則在另一艘距離該發射平臺2千米的指揮船上，這就需要前后端無線遠控技術來實現。

此外，考慮到海上火箭發射平臺場地限制，長征11號運載火箭還以箭星組合體形式整體出廠，由總裝廠經鐵路、公路運輸至港口，到達港口后經過兩三天測試準備隨即登船，再航行到指定海域后發射。

為什么要用長征11號進行海上火箭發射呢？

長征11號運載火箭為四級固體運載火箭，全長20.8米、箭體直徑約2米、起飛質量58噸、起飛推力120噸，700千米太陽同步軌道運載能力可達350千克、低軌運載能力700千克。全箭由一子級、二子級、三子級、上面級和衛星整流罩等箭體結構及箭上的推進系統、控制系統、遙測系統與姿態控制系統等組成。CZ-11海射型火箭可將有效載荷發射到高度200～1000千米、傾角從太陽同步軌道到近赤道軌道范圍的各種低地球軌道，為全球微小衛星提供了一種更加靈活、可靠和經濟的新型發射服務。

我國首次海上發射任務之所以選擇這款型號，主要因其為固體燃料火箭。在海上發射的條件下，固體燃料火箭無須臨時加注的優勢，可以省下很多不必要的麻煩。長征11號運載火箭可以提前填充好燃料并長期貯存，不用像液體火箭那樣在發射前進行燃料加注，簡化了發射流程。

長征11號運載火箭的研制與應用，為全球微小衛星業界提供了更加安全、靈活、可靠和經濟的新型發射服務，以其為代表的長征火箭家族，將以更加優良的發射服務推動全球航天產業的發展。