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向海陆空进军

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

向海陆空进军

 

火箭从点火起飞开始,到把人造天体送入预定轨道,这一飞行阶段叫发

射阶段。火箭飞行所经的路线叫发射轨道。发射阶段一般分加速飞行段、惯

性滑行段和再加速段三个部分,这就如一辆汽车先加速、再滑行、再加速一

样。下面仅以一枚三级运载火箭发射一般轨道的人造天体为例,介绍一下火

箭的发射过程。

首先,人造天体及运载火箭在工厂制造完成后,要分别进行总装试验,

合格后才由大型运载车辆将其运到发射场。像上面所讲的阿丽亚娜 5 号运载

火箭,原本在 6 月 4 日发射,但在前一天 6 月 3 日清晨,火箭才由总装厂房

转送到发射区,四周可通行的道路全部被封锁,直升机在空中巡逻,以防某

些人员图谋不轨。

火箭运到发射场后要进行调装,并进行推进剂加注以及各种测试,准备

点火。阿丽亚娜 5 号火箭在起飞前几个钟头一直不顺利,先是凌晨下了大雨,

后来又转为多云加小雨。到上午 8 点 30 分左右,仍无法发射,地面控制中心

的大屏幕上一直有两个红条,分别表明天气和气象条件不具备。9 点 27 分左

右,大屏幕上出现了绿条,表明发射条件成熟,此时发射进入倒计时。

运载火箭第一级发动机点火后,巨大的轰鸣声震天动地,火箭拔地而起,

直冲云霄,此时加速飞行开始。经过几十秒钟,运载火箭开始按预定计划向

预定方向拐弯。再过几十秒钟,火箭穿过稠密的大气层,到达六七十公里的

高空。第一级火箭关机熄火后,自动分离并掉下来。接着第二级发动机点火,

推进第三级火箭和人造天体继续加速前进,此时火箭的飞行轨道变得开始向

地面弯曲。同样,第二级火箭按计划熄火分离,到这个时候火箭的加速飞行

段已结束。在地球的引力以及自身的惯性作用下,火箭携着人造天体开始自

由滑行。当第三级火箭到达与天体预定轨道相切的位置时,第三级火箭点火

并进行加速,一直等到人造天体达到所需的环绕速度时,它才把人造天体弹

出。第三级火箭关机熄火。至此,运载火箭的整个使命就完成了。

当然,如果要发射地球同步卫星、载人登月飞船、星际探测器,那么火

箭的运行轨道就复杂得多了。因为不同的人造天体的轨道是不一样的,按圆

与扁来分有整圆和椭圆两种。地球静止轨道就是整圆,1984 年我国发射的静

止通信卫星,采用的就是这种轨道;如果按轨道高度和倾角来分,也有各种

各样的轨道,如极地轨道、地球同步轨道、太阳同步轨道等。我国发射的“风


云一号”气象卫星采用的就是太阳同步轨道。

一般地讲,火箭轨道的运行与发射任务紧密相关。如发射地球静止轨道

的卫星,必须先把卫星送入初始轨道,当卫星飞临赤道上空时,火箭再次点

火,卫星进入远日点高度为 35,800 公里的转移轨道;最后当卫星临近椭圆

轨道的远日点时,再次点火加速,卫星最终进入地球静止轨道。这就是说,

火箭分别跨过了卫星的几种轨道。

再如,发射返回式卫星时,反推火箭是很有意思的东西。一方面反推火

箭要调好姿态,它是帮助卫星减速而不是再次加速。这里有一个令人哭笑不

得的故事。1959 年 8 月 13 日,美国“发现者 5 号”卫星返回时,由于火箭

把方向调错了,不仅没有把卫星送回来,反而把卫星推到了更高的轨道,结

果那颗卫星杳无音讯,逃得无影无踪。载人宇宙飞船的反推火箭也要严格控

制。美国“水星号”载人飞船返回前,由于火箭点火时间比原计划晚了三秒,

结果飞船的落地点远离回收区,运行轨道也与原计划大相径庭,真是“差之

毫厘,谬以千里”。

最后谈一点火箭发射的新构想。到目前为止,世界上主要火箭的发射都

是在陆地上进行的,但并不是说除此之外就没有别的发射方式,海上、空中、

地下发射三种新的方案正在尝试和探索中。

(1)海上发射方案:

目前世界上有 15 个航天器发射中心位于海上。非洲肯尼亚东海岸的圣马

科发射场就是其中之一,它由圣马科和圣丽塔两个海上平台和陆上结集营地

组成。两个海上平台相距 500 米,各自形成体系。其中圣马科平台呈矩形,

长 100 米,宽 300 米,平台上配有发射架、工作拖车等;圣丽塔呈三角形,

是发射操作的神经中枢,它有发射航天控制中心、遥测站、雷达等设备。但

此发射中心虽然从 1967 年进行过多次发射,却不能移动,海上发射的优势并

没有显示出来。

据报道,美国空军正在研究开发一个新的发射方案:把浮体或石油钻井

平台改造成海上移动型运载火箭发射场。罗马公司的戈里拉浮体海上石油钻

井平台被初步选中。他们决定在沿岸设置靠岸的辅助发射装置,另外再在可

移动的平台甲板上装上发射台,并把火箭架在上面;海底也打上支柱,并能

够抬升平台。运载火箭在固体发射平台上装好后,就可以进行遥控发射。

从海上发射运载火箭有助于保护陆地环境,不需要占用大面积土地,并

可以根据具体条件移动发射台。提出这种海上发射的不只有美国,日本也提

出了“海上发射复合体”的构想,并取得了专利权。此外,最近也有人提出

“航天母舰”的设想,顾名思义,它类似于航空母舰却又不等同于航空母舰。

航空母舰主要是出于军事目的;而航天母舰则主要是为发射火箭而着想的。

(2)空中发射方案:

美国轨道科学公司在 1986 年左右提出了“飞马”方案。它实际上是一种

介于地面和太空发射的一种方式。飞马发射过程是这样的:美国 B—52 轰炸

机带着二级“飞马”运载火箭从地面起飞,当飞到 12,000 米的高度时,长

15 米,重 18 吨,并带有箭翼的“飞马”火箭自动脱落,下降五秒后,火箭

第一级开始点火;随后第二级第三级点火;大约八分钟后,第三级火箭燃烧

结束,卫星便被送入到 450 公里的运行轨道中。从 1990 年 4 月以来,美国果

真从 B—52 轰炸机上成功地发射了多颗卫星。1993 年 2 月 3 日,改装后的 B

—52 轰炸机把一颗巴西卫星送入到 400~800 公里的椭圆轨道。


空中发射方案最吸引人的地方是费用低,只有地面发射的 1/3;另外发

射时间短,不受发射区域的地理限制,适用于军事上快速发射的要求。但它

只适合小型卫星的发射,运载最大容量只有 27 吨。同时,美国也有“金牛”

标准小型运载火箭。此火箭分四级,能将一吨重的卫星送入轨道,三百多公

斤的卫星送入静止轨道。此种火箭已经投入到军民两用。

(3)地下发射方案:

90 年代,日本有个公司提出过从地下二千多米深处发射火箭的构想。这

个构想要在地下挖一个 2000 米深、直径为 10 米的竖坑,从底部利用压缩空

气发射运载火箭。此种发射方式的优点在于它能节省燃料,并能提高火箭所

搭载人造天体的重量,估计本世纪末可以实现。

目前世界上拥有自己卫星的国家很多,但有发射能力的并不多。从商业

卫星的发射市场来看,比较先进的火箭型号有以下几个:一是欧洲空间局研

制的阿丽亚娜号火箭;一是俄罗斯研制的质子号运载火箭;一是美国麦道公

司研制的德尔它火箭;另一是中国航天工业总公司研制的长征号火箭等。

掌握返回式卫星技术的国家只有四个。除美国和独联体外,我国于 1975

年首次回收卫星成功,日本 1994 年用 H—2 型火箭发射的“返回大气层实验

机”按预定计划溅落在大西洋上。

另外一箭多星技术也引人注目。我国于 1981 年 9 月 2 日,用一枚运载火

箭发射了三颗卫星。美国、独联体也不甘落后。俄罗斯曾于 1994 年 2 月 14

日,用一枚“旋风—3 号”运载火箭发射了“宇宙—2368 号”至“宇宙—2273

号”六颗通讯卫星,这些卫星都成功地运行在低轨道上。

中国火箭的商业市场潜力很大。我国在 1990 年 4 月 7 日、7 月 16 日、

1992 年 9 月 14 日、10 月 6 日,分别发射了亚洲 1 号通信卫星、巴基斯坦小

型实验卫星、澳大利亚通信卫星、瑞典科学试验卫星。长征 3 号是我国比较

成熟的运载火箭。虽然,我国卫星发射也曾有过挫折,但中国火箭的发射成

功率仍是世界上最高的,前景很好。最近一次发射是在 1996 年 7 月 3 日,中

国在西昌用“长征三号”发射了“亚太

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