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文昌航天发射场拾萃 特约撰稿人：周世光 国防科技大学教授 2016年6月25日20时00分，长征7号运载火箭在海南文昌发射场起飞。经过约20小时在轨飞行后，其搭载的多用途飞船缩比返回舱在东风着陆场西南戈壁区以弹道方式安全着陆回收。这是长征7号火箭的首飞，也是海南文昌发射场的首秀。 中国原使用3个航天发射场： （1）酒泉航天发射中心 又称东风航天城，始建于1958年，是我国第一个导弹、运载火箭发射基地，位于内蒙古额济纳旗境内。主要承担测试发射长征系列运载火箭、中低轨道的试验卫星、应用卫星、载人飞船和火箭导弹的任务，也具备残骸回收、航天员应急救生等功能。 （2）太原航天发射中心 始建于1967年，发射场位于山西省岢岚县的山区，主要承担太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和火箭、导弹的试验、发射任务，是中国近地、极地轨道卫星发射最理想场所。 1998年12月19日，我在发射场观看了长征2号丙火箭“一箭双星”发射美国摩托罗拉公司通信系统的“铱星”。 （3）西昌航天发射中心 始建于1970年，发射场位于四川省西昌市冕宁县。主要承担通信、广播、气象等地球同步轨道卫星及火箭导弹的试验发射任务。 2000年我在川西参加“高原--2000”演习，负责伪装隐身专家组。10月31日在西昌发射场观看了长征3号甲火箭发射“北斗一号”导航定位系统的首颗卫星。 文昌航天发射场的独特优势 文昌航天发射中心位于海南省文昌市龙楼镇，前身为中国发射亚轨道火箭的测试基地。经国务院、中央军委批准，于2009年9月正式开工，2014年10月基本建成。主要用于发射中国新一代采用液氢、液氧、煤油等无毒、无污染推进剂、大推力长征7号、长征5号运载火箭，承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测航天器等发射任务。目前，其发射场、指挥中心、火箭组装厂以及规划中的太空主题公园，共占地20平方公里。 图1. 文昌航天发射场场区位置图 文昌航天发射场建设并非酒泉、太原、西昌等现有航天发射场的重复与翻版，而是在高起点上的创新发展，引用了当今世界航天领域最先进的设计理念和最新技术。诸如信息化、智能化、环保诉求等创新元素都贯穿融入发射场设计、建设的全过程，期望建成一个综合发射能力强，安全性、可靠性和信息化程度高，生态环保、世界一流的现代化新型航天发射场。文昌航天发射场的独特优势是： （1）纬度低、发射效费比高。火箭发射场距离赤道越近、纬度越低，发射时就可以越多地利用地球自转产生的离心力。 表1. 中国航天发射场的经纬度（由GPS测定） 由表1可见，我国4个现役发射场中，文昌最近赤道。据测算，在此发射地球同步卫星，火箭的运载能力可比在西昌发射提高10%至15%，卫星寿命可延长2年以上。 （2）海运方便，能解决大推力运载火箭利用铁路、公路和空运均无法运输的难题。我国铁路隧道只能通过直径3.35米的大件。长征5号运载火箭芯级直径5米，无法在内陆发射场使用。装载该火箭的运输船从天津港出发，在海上航行5至7天（1600至1800海里）即可到达海南省文昌市清澜港西码头，再由公路运往发射场。 （3）面海、射向宽。火箭发射方向1000 公里内均为海域，火箭残骸落区均在海上，安全隐患小。运载火箭燃料用完后，第一、二级残骸一般会坠落，第三级残骸则留在太空。以往我国内陆发射的火箭残骸，大多坠落在湘黔桂鄂等省区乡野，均有安全隐患。 例如，2013年12月2日凌晨1时30分，长3乙运载火箭从西昌发射嫦娥三号月球探测器。预测的残骸落区在湖南省邵阳市绥宁县，渋及11个乡镇、700多平方公里的16万余人。12月1日15时前，该县组织、发动了1100多名民兵预备役人员及乡镇、村组干部，将有关通知传达到每一位村民，并组织人员进行疏散演练，当天23时前做好了一切准备工作。12月2日0时开始疏散，1时疏散完成。1时39分，火箭第一级残骸坠落，砸中两户民房，幸无人员伤亡。事后户主已分别获得相应赔偿。 在文昌发射，火箭第一级残骸坠落在三沙市海域，第二级残骸坠落在南太平洋海域，都不会给城乡带来影响。坠海的火箭残骸产生的污物，将被海水稀释分散，也不会造成环境污染。此次文昌首发的长征7号运载火箭，第一级残骸就坠落在黄岩岛海域，未产生安全、环保事故。 （4）布局优化、优势突出。4大发射场形成沿海内陆结合、高低纬度结合、各种射向范围结合的格局。战略布局更为合理，体系更加完善，大大提高我国航天发射场的综合发射能力，也更便于开展国际航天发射合作。 文昌发射场建成使用后，酒泉卫星发射场将继续承担返回式卫星、载人航天工程等发射任务，太原卫星发射场仍主要承担太阳同步轨道卫星发射任务，西昌卫星发射场将主要承担应急发射任务，并与文昌发射场形成一定的互补关系。 （5）与海南国际旅游岛建设相得益彰。航天发射场对带动海南省基础设施建设、促进当地旅游业发展、繁荣区域产业、促进海南经济社会发展也具有积极作用。 文昌航天发射场掠影 发射场内有两条路，航天路和问天路，串联起场区的主要建筑物：航天器总装测试厂房、测控中心、两座火箭垂直总装测试厂房以及两座发射塔。两座垂直总装测试厂房是发射场的核心建筑，分别供芯级直径5米的长征5号和芯级直径3.35米的长征7号两种火箭卫星（或其它载荷）总装测试使用。分别称为501和502号。长征五号和长征七号的发射塔，分别称为101号和102号。 两座发射塔距离火箭垂直总装测试厂房2.8公里（酒泉发射场的测装厂房到发射塔架的距离为1.5公里。文昌将发射推力更大的火箭，安全距离需要扩大），由宽度20米的轨道相连。垂直转运轨道采用集约化设计，长征5号火箭采用直线转运轨道，长征7号火箭采用直线加弯道的转运轨道，与长征五号火箭共用一段轨道。这样就最大程度减少工程造价和占用土地。两座垂直总装测试厂房内部是连通的，连接通道也是火箭水平转载准备厂房。 由于赶航班，我们仅进入长征7号火箭垂直总装测试厂房参观、登顶长征5号火箭发射塔俯瞰、环视长征7号火箭发射塔。 长征7号火箭垂直总装测试厂房高96.6米，采用钢筋混凝土与钢结构的混合结构。进入后第一感觉是“高”：脖子后仰几乎90度才能看到房顶，帽子肯定会跌落！ 厂房中央，新型活动发射平台横跨铁轨之上。该平台主体结构长26米，宽23米，高8.7米，是目前我国规模最大、承载能力最强、系统最复杂、技术最先进的发射平台，还首次设置了脐带塔、供气管路等多项设备，整体塔高近70米。 该平台是为火箭提供承载、支撑、安装、捆绑、测试的大型地面设备，也是火箭动力、测控等前端设备的工作平台。以往许多测试和连接工作都在固定塔架上完成。现在火箭的总装、测试、与地面设备的接口，都可以在技术厂房进行。三四天就能完成发射准备工作，火箭在发射塔的准备流程可以成倍缩短，发射也更灵活。该平台可保持火箭及有效载荷在垂直转运过程中，箭地连接状态不变，同时也能配合火箭进行垂直度调整，排导火箭发射时产生的燃气流。完成总装测试后，活动发射平台承载着长征7号火箭，在铁轨上502号间驶出，垂直平稳行驶约2个多小时、拐了4个60度弯，全状态转移到102号发射塔。 101号塔架高91.7米，距海边约800米，用于发射长征五号运载火箭。采用钢筋混凝土与钢结构的混合结构。塔架正下方是长166米，宽、深24米的导流槽，用于导出火箭发射时产生的巨大热量。导流槽中央有一个混凝土锥形结构，其作用是将高温气流导向两侧的导流通道。 图3. 长征5号火箭发射塔架 海南具有高温、高湿、高盐以及强台风、强降雨、强雷暴的气候特点。发射塔架四周耸立的4座钢架结构避雷塔高115米，之间有金属线相连，周围还拉了3道防雷线，既能防直接雷也能防地面雷。仿真计算实验表明，拉线后的雷电拦截效率可达到98.5％。 为迅速降低火箭发射时产生的几千摄氏度高温，专门设计了“大流量喷水降温降噪系统”。运载火箭发动机点火前，位于活动发射平台上的一级喷水系统会向发射平台喷射一层厚度为5厘米的水膜。当火箭升至5米高以后，位于发射平台两旁的二级喷水系统会继续向箭体尾部火焰中心喷水，两级喷水设施各喷20余秒，总喷水量达400吨。这400吨水中，30%会瞬间汽化到大气中，60%则通过导流槽流走。大量的水分蒸发可使发射平台核心区降温1000摄氏度左右。该系统还具有良好的降低噪音效果。 102号塔架用于发射长征7号火箭。其结构与101号类似，但高度为85.8米。 图4. 从长征五号火箭发射塔顶俯瞰发射场 参观结束，中午在营区外不远处的龙楼镇街上饭店聚餐。老板喜不自禁地说：“火箭发射前那几天，这里到处是人，我们从早忙到晚，还是应接不暇。”我说：“以后还有更多、更大的火箭要发射。你们这里将会财源滚滚！”
谁能断言这座肩负中国航天梦的海滨小镇不会像“卡纳维拉尔角”那样驰名世界？ |
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