12月19日18时18分,由海阳总装出厂的谷神星一号海遥四运载火箭,搭乘“东方航天港”号发射船喷射烈焰,拔地而起,将天启星座04组卫星(33星至36星)共4颗卫星搭载送入高度850km、倾角45°的近地轨道,发射任务取得圆满成功。

至此,东方航天港完成2024年度全部海上发射任务,六战六捷。

“东方航天港”号大功率中压海上发射船,是我国自主建造的首艘商业海上火箭发射船,也是我国唯一的海上航天发射平台,由烟台中集来福士海洋工程有限公司建造,船长162.5m,型宽40m,设计吃水6.7m,设计航速12.5kn,最大排水量约22000吨,具备无限航区的航行能力,船舶载员可达80人。它装备了先进的DP2动力定位系统,人员快速转移系统,并具备远程遥控功能,部分区域还具备防爆抗冲击能力。这些尖端技术的应用,使得东方航天港号能够满足火箭冷热发射的能力,并能应对重大件运输的需求。

自2019年以来,东方航天港已成功保障我国固体运载火箭14次海上发射任务,累计发射卫星79颗。

作为中国海上卫星发射工程的旗舰,“东方航天港”号凭借其卓越的性能和创新技术,在海上发射领域创造了辉煌的成就。特别是今年1月11日,在山东海阳附近的海域,“东方航天港”号搭载全球现役最大的固体火箭"引力一号",成功将云遥一号18-20星共3颗卫星送入预定轨道,同时刷新了多项纪录。

不过,火箭为什么要发射在海上?

星河动力航天技术人员表示,其有着灵活性强、任务适应性好、发射经济性优等特点,可灵活选择发射点和落区,满足各种轨道有效载荷发射需求,有效解决外界长期关注的落区安全问题。

航天产业,尤其是商业航天产业要面临的核心问题之一就是:如何把更重的东西以更便宜的方式送入轨?“海上发射就是降低成本的一个很好的方式。”该技术人员说,所谓海上发射的灵活性强,即指可以灵活选择发射点和落区。这可以实现将火箭灵活地安排至靠近赤道的区域发射,从而节省很多火箭的推力和燃料。与此同时,随着航天发射活动的需求量日益增加,陆地人口密度更加稠密,火箭发射残骸落区的安全问题也日益突出。与传统的陆地发射相比,海上发射不仅能有效解决这个问题,还能大幅降低陆地发射时的人员疏散成本。

其实,“海与火”的交织,在我国开展火箭海上发射任务之前就已经上演。作为我国现有四个航天发射场之一的中国文昌航天发射场,是我国首个开放性滨海航天发射基地,也是世界上为数不多的低纬度发射场之一。但海南并不生产火箭,文昌航天发射场发射的火箭均从岛外通过船舶运来。

那么,火箭为何要使用船舶运输?这样做有哪些好处?

火箭乘船,很舒坦

在理想状态下,火箭制造厂商应该与发射场地相距较近,最好能够实现火箭“出厂即发射”。可惜实际情况往往是十分复杂的,毕竟火箭是复杂的工业产品,涉及行业、厂商众多,火箭部件制造、组装工作也很难集中在一个地方。此外,人才和工业聚集地是发展火箭制造业的首选,但这样的地方往往位于大城市附近,难以满足建造火箭发射场的环境、气候、安全等条件。现实中,火箭制造和发射之地往往相隔遥远,跨越大洲、大洋也不罕见。

如果发射场靠近海洋,火箭就可以乘坐运输船前往,从而规避铁路和涵洞对火箭尺寸的限制,并且消除陆运过程中的某些隐患。登船之际,火箭可以相对完整地被放进运输包装箱,其内部防磕碰、减振措施比较完善,往往填充了惰性气体,设置好恒温恒湿控制条件,防止火灾隐患和精密零部件遭遇异常。

可能有人认为,飞机空运火箭更加快捷高效,但这是有代价的。一方面,使用飞机的成本一般比船舶高得多,尤其是在锱铢必较的商业航天发射任务中,属于不容忽视的成本。另一方面,飞机的气动外形不能随意修改,机体货舱的形状、尺寸与火箭运输包装箱也有可能发生冲突,有时候必须对飞机进行特型化改装,既增加了成本,又削弱了飞机的安全性和机场适应性。

火箭运输包装箱从船上吊下

中国船:

“兼职”与专用并行

火箭运输船的概念比较宽泛,不妨将它们更细致地区分为“可以运输火箭部件的兼职船”和“专门运输火箭部件的专用船”。

前者能够在内河和海洋的各个港口之间运输货物,比如我国“绪扬15号”“绪扬16号”“长福顺”等大型运输船,多次运送长征五号系列、长征七号系列火箭前往海南文昌。这些运输船的甲板面积大,货舱容积大,确保在合适海况下不会产生超出火箭安全保障要求的侧倾、横摇等现象。

长福顺号货轮运输火箭部件

随着航天事业发展,“兼职”火箭运输船逐渐不能满足航天大国的需求了。包括我国在内,需要跨海运输火箭部件的国家普遍建造或进口了专用船。它们能够更出色地保障火箭部件安全且状态良好,尤其是适应部分特殊火箭部件的运输任务。

目前,我国有两艘火箭部件专用运输船,即“远望21号”和“远望22号”,其基本参数一致,母港为中国卫星海上测控部港口。可以说,这两艘船是专门为了运输火箭(特别是长征五号系列火箭)前往海南文昌航天发射场而设计建造的。(详见:我国首型专用火箭运输船——“远望21”号即将出航!船员及设备均处最佳状态!

据公开资料显示,长征五号火箭的运输集装箱长度超过30米,导致普通运输船难以安全可靠地执行运送任务。为此,“远望21号”和“远望22号”的满载排水量约为9080吨,设计长130米,宽19米,型深12米,吃水约5.8米,专门为火箭部件配备了环境保障设备,以免火箭遭受海上盐雾和空气湿度的不良影响。自2013年起,这两艘运输船加入中国卫星海上测控部的“远望”大家族后,一直可靠地履行着从港口接收各型号火箭部件并运送到海南文昌的使命。

“远望21号”和“远望22号”运送火箭部件

蓬勃发展

其实,火箭运输船与火车、卡车、飞机等运输工具并没有本质上的不同,只不过,水运对货物尺寸大小的限制更少,运输成本往往也要便宜得多,导致在航空和铁路已如此发达的当下,水运仍是世界大宗货物的核心运输方式,对于靠近较低纬度港口布局的航天发射产业尤其重要。

我国周边海上火箭发射任务越来越多,相关港口附近逐渐形成了大规模航天产业聚集区,对火箭部件和后勤物资的运输需求也越来越大。

以上种种迹象表明,我国火箭发射任务将越来越多地利用海洋和港口,对于火箭运输船的载重量、货物尺寸、综合效益等指标必然会提出更高的要求,新船型、新动力、新技术预计会持续应用到火箭运输船上。畅想未来,航天工业和船舶工业强强联手,必将支持更多火箭更频繁地飞天,部署更多服务于国计民生的卫星,探索更遥远深空,实现中国人登月登火等宏伟目标。 

CNSS根据中国航天科普、今日海阳、北京亦庄等内容综合整编

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