原标题:航天发射场如何选址?嫦娥五号为什么选在文昌发射?
每一个航天器都是一颗种子
承载了人类的航天梦
每一处发射场都肩负着
我们对太空奥秘的不懈探索
随着“嫦娥五号”成功地挖回了月球样品
最近刮起了一股航天热
不过对普通人来说
每次航天的注意力可能大都聚焦在
运载火箭和它搭载的卫星、飞船
乃至航天员身上
而事实上,一个个震撼人心的航天工程
都要从航天发射场启航
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这是今年11月24日“嫦娥五号”
在文昌航天发射场发射升空的场景
位于海南的文昌发射场是我国第四个航天发射场
同时也是首个滨海航天发射场
与我国其他三个航天发射场相比
文昌发射场具有
低纬度、交通便利、安全性高等特点
所以
航天发射场的选址应该主要考虑哪些因素?
如何为不同类型的航天器选择合适的发射场?
航 天 发 射 场 的 选 址
航天发射场场址的选择
是发射场规划建设的基础和先决条件
是一项 综合性、 多学科的复杂系统工程
任何一个航天发射场场址的选择
主要都是以航天器、运载火箭的发射使用需求
作为选址建设的出发点和基础的
涉及因素众多,主要包括以下几个方面
安 全 因 素
安全是航天发射的首要条件
理想的航天发射场应选在
地广人稀的戈壁、沙漠地带或者海边
因为即便火箭发射成功
中途掉落的残骸也可能危及周边居民的生命安全
尤其当发射载人航天器时
飞船逃逸的着陆场比正常返回的着陆场还重要
所以在以发射台为原点
延发射方向的一个扇形面内要无建筑和人员
以便于航天员的逃生
位 置因 素
卫星在发射过程中需要消耗大量燃料
来达到离开地球表面的需求
若能借助地球自转本身带来的速度就很关键
地球低纬度速度较高,赤道最高速度为465米/秒
高纬度速度较低,南北纬60°地区约为232米/秒
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地球不同纬度的表面速度
对于不同用途或类型的航天器及运载火箭
发射场的地理位置要求不同,一般来说
发射自西向东的卫星和地球静止卫星
最好更多借用地球自转,从纬度低的地方发射
发射自东向西的卫星
从高纬度出发则更容易克服地球自转
气 候 因 素
有利的天气条件对航天发射也十分重要
干旱少雨、雷电少、温差变化不大
风速小、湿度低、气候稳定的环境
这样可以增加卫星的年试验周期和允许发射的时间
同时也有利于航天器的发射和跟踪
交 通 因 素
火箭发射所需的设备和仪器数量繁多
各部分零件很难运输
因此航天发射场对运输条件有很大依赖
通常发射场要选在靠近铁路沿线的平坦地区
这样修建铁路支线比较便利
另外也可选在靠近大型港口的地区,通过水运运输
而且相比于铁路运输
水路运输不受隧道直径的限制
如长征二号系列火箭由于受到铁路运输的限制
其组件的最大直径只能限制在3.5米
用水运的话便不存在这样的问题
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长征五号系列火箭
目前我国已建成四个陆上航天发射场分别是:
酒泉发射场、西昌发射场
太原发射场、文昌发射场
形成了 沿海内陆相结合、高低纬度相结合
各种射向范围相结合的格局
01
酒泉发射场
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酒泉发射场位于
内蒙古与甘肃交界的巴丹吉林沙漠西缘
属温带沙漠性气候,全年干旱少雨,雷电日少
容易满足发射条件和监测条件
每年约有300天可进行发射试验
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酒泉发射场又称“东风航天城”
前身是我国最早建成的导弹发射基地
——东风基地
863计划载人航天工程启动后
这里被扩建成航天发射场
现在已经是世界三大航天发射场之一
1970年4月24日
中国第一颗人造卫星——东方红一号
就是在这里由长征一号运载火箭成功发射升空
自此,中国成为了继苏联、美国、法国、日本后的
世界上第五个独立研制卫星并发射上天的国家
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酒泉发射场也是我国目前唯一的 载人航天发射场
2003年10月15日,中国第一艘载人飞船
神舟五号从酒泉卫星发射场发射
将航天员杨利伟以及一面具有特殊意义的中国国旗
送入太空,也使得中国成为了
世界第三个掌握载人航天技术的国家
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02
西昌发射场
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西昌发射场位于四川大凉山峡谷腹地
这里约北纬28.5°,纬度相对较低,距离赤道较近
通常发射地球同步轨道卫星等
如各类广播通信卫星、北斗导航卫星
从该发射场起飞,能让卫星入轨距离较近
并可充分利用地球自转
消耗较少的燃料就能到达预定轨道
同时,西昌属于亚热带高原季风气候
气候稳定,全年地面风力柔和适中
温度变化较小,常年平均气温为17℃
是我国年气温变化最小的地区之一
每年的雨季只有6~9月,且多半是夜雨
晴天长达320天
最重要的是几乎没有雾日,空气能见度极高
增加了发射的试验周期和允许发射的时间
这里主要承担地球同步轨道卫星
通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务
2020年6月23日,我国北斗三号全球卫星导航系统
最后一颗组网卫星就是在这里发射的
同时也标志着北斗面向全球开启高精度的
定位、导航、授时和国际搜救等服务
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执行发射任务的长征三号乙运载火箭
前不久发射的嫦娥五号的“前辈”
中国第一颗绕月探测卫星—— 嫦娥一号
就是在西昌卫星发射场
于2007年10月24日发射升空
实现了中华民族的千年奔月梦想
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03
太原发射场
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太原发射场地处晋西北黄土高原
平均海拔1500米以上
若面临同样的飞行海拔高度
在这里发射的火箭起飞高度
相当于在低海拔发射的火箭飞行了约20秒的高度
同时这里每年无霜期仅90余天,最低温度达-40℃
自然环境不如其他发射场
但特殊的经纬度使这里成为
我国近地、极地轨道卫星发射最理想的场所
这里通常发射气象、资源等太阳同步轨道卫星
我们熟知的“风云一号”、“风云三号”系列卫星、
“资源”系列卫星等都是从这里成功发射的
1988年9月7日我国第一颗气象卫星
“风云一号”成功在太原卫星发射场发射
这是我国首次向极地轨道发射传输性遥感卫星
标志着航天发射能力达到新高度
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风云一号A星在太原卫星发射中心发射升空
而在与其他国家组网发射“铱”星等任务时
更是向全世界展示了
中国作为世界航天大国的良好形象
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发射过巴遥一号、铱星的长二丙火箭
04
文昌发射场
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文昌航天发射场位于中国海南省文昌市龙楼镇
是 中国首个滨海航天发射基地
也是世界上为数不多的低纬度发射场
相较于酒泉、西昌、太原等较高纬度发射场
在文昌发射基地同型号火箭推力将会增加10%左右
此外,由于可以充分利用地球自转的能量
也可达到节省自带能源、延长运行寿命的目的
实际上,国际上之所以公认圭亚那发射场
为理想的发射场也是基于相同的原因
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图源维基百科
且相较于其他三个内陆卫星发射场来说
文昌发射场地处在滨海地区
临近的港口可以停泊运送大型火箭的船舰
通过海运方式火箭的大小就不受铁轨的限制
另外,从海南岛发射的火箭
其发射方向1000公里范围内是茫茫大海
因此坠落的残骸也不易造成意外
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如果说酒泉发射场是四个发射场中的“老大哥”
那文昌发射场就是今年的“当红炸子鸡”
昨天,中型运载火箭长征八号的首飞
就是在文昌发射场完成的
而且今年两次重要的深空探测都是从文昌启程
7月23日, 中国首次火星探测任务
“天问一号”探测器就是在文昌发射场成功发射的
11月24日中国的首次月球采样返回任务
“嫦娥五号”也是从文昌发射场出发的
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此外
中国除了以上四个陆上的航天发射场外
还有一个可移动的 海上发射场
相比陆地发射场,海上发射场最大优势是 可移动
可以移动到赤道0度附近发射
这样最节省火箭燃料,提高火箭运载能力
其次就是周围都是海
不用担心火箭残骸掉落产生事故
2019年6月5日
我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭
将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星
顺利送入预定轨道
至此,中国首次海上发射取得圆满成功
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每一个航天器都是一颗种子
承载了人类的航天梦
每一处发射场都肩负着
我们对太空奥秘的不懈探索的责任
中国应该飞得更远
中国也有能力飞得更远
参考文献:
国家航天局. 《2019全球航天发射场报告》,https://aerospace.csis.org/
穆山,蒲婷.航天发射场选址条件与场址勘选方法[J].飞行器测控学报,2011,30(01):11-15.
谭惠文,徐晓帆.全球航天发射状场现状分析[J].国际太空,2019(06):49-53.
话题
最后问大家一个问题
航天发射场和航天发射中心有什么区别?
我国有几个航天发射中心?
- END -
编辑 | 尹诗画
图源 | 视觉中国、网络返回搜狐,查看更多
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