長征七號火箭將于本月在海南文昌發射,對于海南文昌衛星發射中心來說,這將是發射中心自建成以來的第一次發射任務。
然而尷尬的是,部分網友甚至不知道我國已經在海南建成了一個全國最大的火箭發射場,而更多的網友則是對我國已經有3個發射場的情況下,為什么還要在海南再建一個?
地球自西向東
幾乎所有的火箭發射都是自西向東發射,原因不難理解,因為地球是自西向東轉的。毫無疑問,地球表面的所有物體均沿著緯線的方向隨著地球自西向東轉動,由于這個原因,火箭在地面未發射之前,火箭就已經具有了一個和地球自轉速度相同的并且是向東的速度。如果火箭的發射方向是向東,那么它就可以利用這個本來就有的速度使自身迅速加速。這就是為什么,幾乎所有火箭都是向東發射的原因。
然而,我們知道,地球表面各處的線速度是不同的,南北極點的線速度最小,維度越低線速度越大,赤道的緯度等于零,所以赤道的線速度最大。這就類似于一把轉動的雨傘,傘的頂部相當于北極,轉動時,線速度最小,而傘尖就相當于地球的赤道。雨傘轉動時,雨滴會先從傘尖而不是傘的頂部飛出去,因為傘尖的線速度最大。對于地球來說,赤道上的線速度最大,為每秒456米,如果在赤道發射火箭,則是最節省燃料的。那么,能節省到什么程度呢?咱們可以通過一組數據來對比一下:
法國的庫魯航天發射場緯度只有5.23度,如果一枚火箭是在法國的庫魯航天發射場發射,它的地球同步轉移軌道運載能力要比在哈薩克斯坦的 Baikonur發射基地發射要高出 20%,因為哈薩克斯坦的這個發射基地的緯度是北緯46度。假如發射基地是緯度更高的地方,比如說北緯70度,那它的運載能力比起在庫魯航天發射場發射時要減少一半。
減少調軌燃料
地球同步軌道衛星的特點是,它們位于地球赤道的正上空,所以,低緯度發射場的另一個好處是,如果發射的是地球同步軌道衛星,那么在赤道發射將會使得衛星一開始就具有正確的軌道傾角,直接就進入正確的軌道平面。相反,如果是在高緯度地區發射這樣的地球同步衛星,那就要求衛星攜帶額外的推進劑,以便在太空實施空間機動,從而改變軌道平面使最終的軌道面與赤道面重合。
▲地球同步軌道衛星的軌道平面與赤道平面重合
文昌衛星發射中心有海運便捷優勢
北京大學地空學院教授焦維新曾說過:“大推力火箭是建造空間站的首要前提,也是人類重返月球、登陸火星的必要條件。”然而,大推力火箭的直徑都很大,對于內陸的3個發射場來說,運送大型火箭一直是個老大難的問題,當直徑超過3.5米時,火箭就難以通過火車運輸。而長征五號系列運載火箭的直徑為5米,運抵內陸3個發射場比較困難。而文昌衛星發射中心位于海南靠近海岸的地方,且有良好的港口,可以停泊運送大型火箭的船只。可以預見,未來的中國人登月還有火星探測器發射等,都將從文昌衛星發射中心發射。
無須擔心火箭殘骸
內陸發射場一個難以避免的安全隱患是,發射火箭時,殘骸一般墜落在發射點以東1000公里內,容易掉落到有人地區帶來傷亡或者財產上的損失。而文昌衛星發射中心的另一個好處是,它的東面是茫茫大海,即使有殘骸墜落,也大可不必擔心安全問題,它砸中船只的可能性是微乎其微的。
既然低緯度的發射場有那么多好處,為什么我國一開始不把發射基地建在海南島呢?這主要是跟歷史原因有關系,上世紀冷戰時期,國際形勢復雜,而我國那時實力有限,面臨著美國、臺灣等地區的危險,把重要的發射基地建在海南顯然是一件十分不妥的事,因此,只好把發射基地建在內陸深山老林里。而現在,國際安全形式大為好轉,最主要的是,我國已經不怕任何威脅了。