干貨,帶你了解文昌航天發(fā)射場(chǎng)

建設(shè)日期:2009年9月
竣工日期:2014年10月
位置:海南省·文昌市,地理坐標(biāo)北緯19°19’,東經(jīng)109°48’
英文名稱:Wenchang Spacecraft Launch Site,簡(jiǎn)稱WSLS。

一、選址建設(shè)
早在上世紀(jì)70年代,中國(guó)在進(jìn)行航天發(fā)射場(chǎng)選址時(shí),就曾對(duì)海南島進(jìn)行評(píng)估,海南島曾一度被列為當(dāng)時(shí)最佳選址之一。但因?yàn)楫?dāng)時(shí)面臨較為復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì),不得不將航天發(fā)射場(chǎng)設(shè)置在更為隱秘和安全的內(nèi)陸地區(qū),最終選擇了川西大涼山。
為適應(yīng)我國(guó)航天事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,滿足新一代運(yùn)載火箭和新型航天器發(fā)射任務(wù)需求,2007年8月,國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)在海南文昌建設(shè)新一代運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)。2009年9月舉行開工奠基儀式,2010年4月正式開工建設(shè),2014年年底初步投入使用,2016年同時(shí)具備長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)兩型火箭發(fā)射條件。
文昌航天發(fā)射場(chǎng)是我國(guó)第四個(gè)衛(wèi)星發(fā)射基地,也是我國(guó)首個(gè)濱海發(fā)射基地,也是目前我國(guó)對(duì)外開放程度最高的發(fā)射場(chǎng)。

二、為什么選擇海南文昌?具有三大優(yōu)勢(shì)!
選擇在文昌建發(fā)射場(chǎng)主要有三大優(yōu)勢(shì):
(一)緯度優(yōu)勢(shì)
海南島是中國(guó)陸地緯度最低、距離赤道最近的地區(qū)。航天發(fā)射與發(fā)射場(chǎng)的緯度高低密切相關(guān),距離赤道越近、緯度越低,發(fā)射衛(wèi)星時(shí)就越能借助接近赤道的較大線速度以及慣性產(chǎn)生的離心現(xiàn)象,因此所需要的能耗就越低,使用同樣燃料可以達(dá)到的速度也越快。酒泉、太原、西昌發(fā)射中心的地理緯度分別為北緯41°、38°和28°。而文昌的地理緯度為19°,比其他三個(gè)發(fā)射場(chǎng)的地理緯度都低。而海南島是中國(guó)陸地緯度最低、距離赤道最近的地區(qū),因此也成為建設(shè)航天發(fā)射場(chǎng)的最佳位置。
據(jù)估算,同一枚火箭在文昌進(jìn)行發(fā)射,運(yùn)載能力可以提高7%~15%,同種型號(hào)的火箭在文昌發(fā)射可以將運(yùn)載火箭有效載荷提高300多千克,節(jié)約的星用燃料也能夠提高航天器入軌精度,延長(zhǎng)航天器使用壽命1~2年。

(二)安全優(yōu)勢(shì)
從海南文昌發(fā)射的火箭,射向范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)、安全性好,在射向1000km范圍內(nèi)均為海域,火箭航區(qū)和殘骸落區(qū)均在海上,射向范圍覆蓋90度到175度,可滿足發(fā)射各類航天器的需要。

運(yùn)載火箭第一節(jié)脫落在東沙海域,第二節(jié)脫落在南太平洋海域。而內(nèi)陸三個(gè)發(fā)射場(chǎng)在執(zhí)行發(fā)射任務(wù)時(shí),落區(qū)群眾疏散始終是一個(gè)很煩瑣且很令人頭疼的問(wèn)題。在文昌發(fā)射,落區(qū)群眾疏散則完全可以避免。

(三)運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)
中國(guó)之前使用的酒泉、太原、西昌三個(gè)發(fā)射場(chǎng)都處在中西部?jī)?nèi)陸之中,火箭在廠房中制造完畢后,必須通過(guò)鐵路將一節(jié)一節(jié)的火箭運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射場(chǎng)去,一路上翻山越嶺、日夜顛簸,還要經(jīng)過(guò)大大小小的涵洞、隧道、橋梁,火箭大小就必然受到限制,所以除了在文昌發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭,其他火箭型號(hào)直徑均未超過(guò)3.5米。要避開鐵路限制,就必須通過(guò)陸運(yùn)或者海運(yùn)的方式到達(dá)發(fā)射場(chǎng)。發(fā)射場(chǎng)選在文昌,火箭組裝完畢后,經(jīng)天津港、渤海灣、黃海、東海、臺(tái)灣海峽、南海、瓊州海峽等海域,直達(dá)文昌清瀾港,再通過(guò)公路運(yùn)輸運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)。

三、為什么被稱作我國(guó)最先進(jìn)的發(fā)射場(chǎng)?發(fā)射能力最強(qiáng)!
文昌航天發(fā)射場(chǎng)有2個(gè)發(fā)射塔架,1號(hào)塔用于發(fā)射長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭,2號(hào)塔主要用于發(fā)射長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭。長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭起飛重量約600噸,近地軌道運(yùn)載能力為13.5噸,太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力為5.5噸。長(zhǎng)征五號(hào)起飛重量約870噸,起飛推力超過(guò)1100噸,將運(yùn)載能力提升2.5倍,低軌運(yùn)載能力從10噸提升至25噸,高軌運(yùn)載能力從5.5噸提升至14噸。

2016年6月25日長(zhǎng)征七號(hào)火箭首飛,是文昌發(fā)射場(chǎng)首次發(fā)射,標(biāo)志著文昌發(fā)射場(chǎng)能力全面形成。2016年11月3日,我國(guó)新一代大型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征五號(hào)首飛成功,使我國(guó)運(yùn)載能力邁入世界前列,對(duì)我國(guó)從航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)具有里程碑意義。2017年4月20日,圓滿完成了天舟一號(hào)發(fā)射任務(wù),實(shí)現(xiàn)了我國(guó)載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室飛行任務(wù)完美收官,標(biāo)志著我國(guó)載人航天工程第二步勝利完成,開啟了我國(guó)載人航天空間站時(shí)代。

實(shí)現(xiàn)了六個(gè)方面創(chuàng)新突破!
實(shí)現(xiàn)了大推力火箭發(fā)射能力的突破。攻克新型運(yùn)載火箭推進(jìn)劑貯運(yùn)、加注、控制難關(guān);建成完善體系、功能齊全、協(xié)調(diào)配套的測(cè)發(fā)、測(cè)控、通信、氣象和勤務(wù)保障五大系統(tǒng),具備世界先進(jìn)的發(fā)射測(cè)控條件,標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)跨入世界大噸位火箭發(fā)射行列。
實(shí)現(xiàn)了信息化指揮控制能力的突破。首創(chuàng)國(guó)產(chǎn)化軟件開發(fā)平臺(tái),研發(fā)測(cè)控指揮監(jiān)控系統(tǒng)等配套軟件,確保了航天發(fā)射核心技術(shù)的自主可控、絕對(duì)安全;建成一體化試驗(yàn)任務(wù)組織指揮平臺(tái),綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)系統(tǒng),推動(dòng)發(fā)射中心各類信息高度融合共享、集成高效;研制發(fā)射中心運(yùn)行管理平臺(tái),對(duì)測(cè)發(fā)測(cè)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制,實(shí)現(xiàn)了組織指揮一體化、操作使用遠(yuǎn)程化、信息管理網(wǎng)絡(luò)化、技術(shù)保障智能化。

實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜自然條件下重大工程建設(shè)的突破。針對(duì)海南地區(qū)“高溫高濕高鹽霧、強(qiáng)降雨強(qiáng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)雷暴”等海洋氣候特點(diǎn),攻克了地基止水、建筑抗風(fēng)、防腐防雷等一系列工程施工技術(shù)難題,設(shè)計(jì)建造了現(xiàn)代化發(fā)射塔架。

實(shí)現(xiàn)了生態(tài)型環(huán)保型集約型發(fā)射中心建設(shè)的突破。發(fā)射場(chǎng)建設(shè)伊始,就堅(jiān)持自主創(chuàng)新發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)相統(tǒng)一,堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃場(chǎng)區(qū)布局,千方百計(jì)保護(hù)原生椰林、濕地、灘涂,全面采用液氫、液氧、航空煤油等無(wú)毒無(wú)污染新型推進(jìn)劑,對(duì)兩型火箭垂直轉(zhuǎn)運(yùn)軌道進(jìn)行集約化設(shè)計(jì),使航天發(fā)射場(chǎng)與優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境相互映襯、渾然天成,成為集科技、生態(tài)、環(huán)保、人文于一體的現(xiàn)代化發(fā)射場(chǎng)。

實(shí)現(xiàn)了低溫推進(jìn)劑大流量加注和大容量?jī)?chǔ)運(yùn)技術(shù)的突破。在低溫推進(jìn)劑大流量加注技術(shù)方面,自主研究設(shè)計(jì)了大直徑真空絕熱管路和真空絕熱閥門,自主研究制造了大流量液氧泵,液氫加注流量最大達(dá)每分鐘8000升,液氧加注流量最大達(dá)每分鐘3000升。在大容量低溫推進(jìn)劑儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方面,自主研究制造了國(guó)內(nèi)最大的300立方米液氫真空絕熱貯罐和330立方米液氧貯罐。

實(shí)現(xiàn)了全新火箭測(cè)試發(fā)射流程的突破。長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭采用“新三垂一遠(yuǎn)”測(cè)試發(fā)射模式,即:火箭垂直總裝、垂直測(cè)試、垂直整體運(yùn)輸和遠(yuǎn)距離測(cè)發(fā)指揮控制方式,新主要體現(xiàn)在:活動(dòng)發(fā)射臺(tái)帶臍帶塔且電測(cè)系統(tǒng)前端設(shè)備布置于活動(dòng)發(fā)射臺(tái)內(nèi)部,確保星箭組合體轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中能夠保持火箭氣、液、電連接狀態(tài)不變。能夠減少發(fā)射區(qū)工作時(shí)間,簡(jiǎn)化流程并提高工作效率。

四、長(zhǎng)征五號(hào)最為我國(guó)最先進(jìn)的運(yùn)載火箭,火箭和發(fā)射塔有什么特別之處?
(一)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭“七宗最”
最大。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭是我國(guó)研制的起飛規(guī)模最大、技術(shù)跨度最大、運(yùn)載能力最大的大型運(yùn)載火箭?;鸺捎?米直徑芯級(jí),捆綁4枚3.35米直徑助推器,全長(zhǎng)約57米,其他型號(hào)火箭直徑最大3.35米。
最強(qiáng)。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載能力比現(xiàn)役火箭提升2.5倍以上。
最猛。火箭采用8臺(tái)全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和4臺(tái)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī),起飛總推力1000多噸。
最冷。火箭芯級(jí)采用零下183℃的液氧和253℃的液氫作為推進(jìn)劑,也被稱為“冰箭”。
最復(fù)雜。全箭零部件使用達(dá)十幾萬(wàn)個(gè),設(shè)計(jì)量是以往火箭3.5倍以上。
最自主。全箭采用247項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù),核心技術(shù)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
最先進(jìn)。長(zhǎng)征五號(hào)的研制不僅標(biāo)志著長(zhǎng)征系列火箭的升級(jí)換代,而且?guī)?dòng)了整個(gè)研制平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)鏈的更新,是中國(guó)火箭技術(shù)的巨大跨越。

(二)長(zhǎng)征五號(hào)發(fā)射塔“四大部”
長(zhǎng)征五號(hào)發(fā)射塔由發(fā)射塔架、避雷塔系統(tǒng)、大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)、導(dǎo)流槽四個(gè)主要部分組成。
發(fā)射塔架。長(zhǎng)征五號(hào)發(fā)射塔高近百米一共12層,距離海邊850米。發(fā)射塔架由固定部分和活動(dòng)部分組成,固定部分里面由各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)施間,人員工作間等組成,活動(dòng)部分由三聯(lián)回轉(zhuǎn)平臺(tái)組成,發(fā)射日當(dāng)天將依次打開。

避雷塔系統(tǒng)。發(fā)射塔架文昌發(fā)射場(chǎng)地處沿海地帶,暴雨頻繁,平均每年雷電天數(shù)高達(dá)113天,為避免發(fā)射塔受雷電危害,組建了四座120米高避雷塔和橫拉避雷線網(wǎng)的立體式防雷電系統(tǒng),雷擊防護(hù)率高達(dá)100%。

大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)。火箭加注后,內(nèi)部將達(dá)到零下200多攝氏度的超低溫,點(diǎn)火后,發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的火焰溫度高達(dá)3000多攝氏度,此時(shí)火箭面臨“冰火兩重天”的考驗(yàn)。為了給發(fā)射平臺(tái)降溫降噪,在發(fā)射塔80多米高度的12層有一個(gè)占地500多立方米的水箱,水箱兩側(cè)是直徑1.8米的水管,直通平臺(tái)兩側(cè)的噴水裝置,這就是大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)。火箭發(fā)射時(shí),約400噸水在20秒的時(shí)間從噴水裝置中噴出,汽化后形成了火箭點(diǎn)火時(shí)看到的巨大白幕。

導(dǎo)流槽。長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射導(dǎo)流槽采用錐形雙向多通道結(jié)構(gòu),用于導(dǎo)排火箭點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的巨大熱能,是我國(guó)目前最大的導(dǎo)流槽。

五、展望未來(lái)
文昌航天發(fā)射場(chǎng)主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站、貨運(yùn)飛船、深空探測(cè)航天器等發(fā)射任務(wù),在我國(guó)未來(lái)載人、探月等重大工程中發(fā)揮重要作用,也將為中國(guó)火星探測(cè)創(chuàng)造條件,推動(dòng)我國(guó)由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)的跨越發(fā)展。
來(lái)源:知乎“我們的太空”
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