自從1957年10月,,蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星“斯普特尼克一號”以來,,到現(xiàn)在太空中已經(jīng)有數(shù)千顆衛(wèi)星在不知疲倦的飛行。 它們?yōu)槲覀兊纳顜順O大便利:從豐富多彩的電視轉(zhuǎn)播,,方便快捷的手機通訊,,車船使用的導(dǎo)航定位,到天氣預(yù)報、國土勘察,、農(nóng)作物防災(zāi),,乃至軍事偵察、導(dǎo)彈發(fā)射,,人類社會的方方面面早已與航天密切相關(guān),。 ▲密密麻麻的衛(wèi)星軌道 除了衛(wèi)星,還有遨游天際的“天宮”,,迎風(fēng)奔月的“嫦娥”,,機靈可愛的“月兔”和更多探訪未知宇宙的深空探測器。它們作為人類追求夢想的先行者,,為明天尋找一個美好未來,。 每一次進步,第一個碩果都讓我們深深感動,。尤其是中國航天人,幾十年來披荊斬棘,、克服萬難,,用自己的辛勤工作為國人帶來一個又一個激動人心的時刻,讓國人自豪,! 一,、通向太空的大門。 每一個航天器,,都是從地球母親的懷抱中出發(fā)的,。而萬里征程的起點,就是航天發(fā)射中心,。它也被稱為“通向太空的大門”,,是一個國家航天工程的重要組成部分。 讓我們攤開地圖,,看看全球十大航天發(fā)射中心,,分別是: 中國:酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心、西昌衛(wèi)星發(fā)射中心,; 美國:肯尼迪航天中心(佛羅里達州東海岸梅里特島),、西部航天和導(dǎo)彈試驗中心(洛杉磯西北海岸); 俄羅斯:拜科努爾航天發(fā)射場(哈薩克斯坦境內(nèi)),、普列謝茨克基地(阿爾漢格爾斯克地區(qū)),; 法國:庫魯航天發(fā)射中心(南美洲北部法屬圭亞那庫魯?shù)貐^(qū)); 意大利:圣馬科發(fā)射場(非洲肯尼亞東海岸),; 日本:種子島航天中心(種子島南端),; 印度:斯里哈里科塔發(fā)射場(印度東海岸斯里哈里科塔島)。 此外,還有美國范登堡空軍基地,、沃洛普斯飛行基地,;俄羅斯正在興建的東方港航天中心等等。 這些著名航天中心,,大部分坐落在低緯度地區(qū),,只有少數(shù)在高緯度地區(qū)。其實,,當(dāng)年蘇聯(lián)也想在低緯度地區(qū)建立發(fā)射場,,可惜蘇聯(lián)國土緯度太高,拜科努爾都已經(jīng)算緯度最低的地區(qū)了,。 如此多的航天中心集中在低緯度地區(qū),,有什么好處呢?這個要先從衛(wèi)星的軌道說起,。 二,、衛(wèi)星軌道的“妙用”。 圍繞地球的衛(wèi)星軌道有:赤道軌道,、地球同步軌道,、地球靜止軌道、極地軌道,、太陽同步軌道等等,,其分類與軌道傾角密切相關(guān)。 軌道傾角是衛(wèi)星軌道平面的法線與地球北極之間的夾角,。 1,、當(dāng)軌道傾角為0時,衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合,,衛(wèi)星飛行在赤道上空,。這里有一條非常著名的軌道——地球靜止軌道。 它是地球同步軌道中最特殊的一條,,距地球表面35786公里,。在軌道上飛行的衛(wèi)星始終與地面同步,看上去好像靜止一般懸掛在太空中,。 通信衛(wèi)星,、電視轉(zhuǎn)播衛(wèi)星經(jīng)常在這條軌道上,源源不斷為相隔萬里的人們架起橋梁,。一部分氣象衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星也在這里觀測地球,,為人們提供天氣預(yù)警和導(dǎo)航。 2,、軌道傾角從0~90度之間,,運行著很多地球同步衛(wèi)星,。 其軌道周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,很多導(dǎo)航衛(wèi)星都在這里,,為方便人們出行默默工作,。還有一些氣象衛(wèi)星、通信衛(wèi)星,、對地觀測衛(wèi)星也在地球同步軌道上飛行,。 3、軌道傾角等于90度時,,稱為極地軌道,。這里的衛(wèi)星就不是自西向東橫著繞地球飛了,而是經(jīng)過南北極上空豎著繞地球飛行,。 沿極軌飛行的衛(wèi)星,,可以觀測到地球表面任何地點,非常適合氣象衛(wèi)星,、對地觀測衛(wèi)星等工作,。 4、軌道傾角大于90度時,,衛(wèi)星飛行方向就與地球自轉(zhuǎn)方向相反,,自東向西飛行,稱為逆行軌道,。 這里有同樣重要的太陽同步軌道衛(wèi)星。它可不是繞太陽飛行,,而是衛(wèi)星軌道平面每天自西向東轉(zhuǎn)動0.9856度,,與地球公轉(zhuǎn)角速度相同,始終與太陽保持相對固定的取向,。 這條軌道上的衛(wèi)星,,可在每天同一時間飛過同一地點,在相似的光照條件下,,對同一地區(qū)進行連續(xù)觀察,。從而為氣象衛(wèi)星、科學(xué)衛(wèi)星,、對地觀測衛(wèi)星等提供了優(yōu)秀的工作環(huán)境,。 ▲太陽同步軌道 正因為不同軌道上的衛(wèi)星差異很大,所以要從不同的“大門”出發(fā),,也就決定了發(fā)射場位置的不同,。 三、低緯度發(fā)射場 PK 高緯度發(fā)射場,。 世界上大多數(shù)衛(wèi)星都運行在低傾角軌道上,,靠近赤道平面,,所以航天發(fā)射中心集中在低緯度地區(qū)。這樣有很多好處: 1,、地球不斷的自西向東自轉(zhuǎn),,赤道半徑最長,所以自轉(zhuǎn)線速度也最大,?;鸺龔倪@里升空,地球能給它附加的速度就越大,。 ▲地球各緯度的自轉(zhuǎn)線速度 比如赤道地區(qū)的自轉(zhuǎn)線速度約為463.9米/秒,,到北緯60度地區(qū)自轉(zhuǎn)線速度就變成232.5米/秒,二者相差一倍,?;鸺龔某嗟莱霭l(fā)就能節(jié)省更多燃料,提高有效載荷,。如同樣的火箭從海南文昌發(fā)射,,就比從西昌發(fā)射效率提高了約10~15%。 2,、從低緯度地區(qū)發(fā)射,,低傾角衛(wèi)星入軌效率更高,甚至能直接入軌,,能節(jié)省衛(wèi)星變軌燃料,。要知道衛(wèi)星上攜帶的燃料很少,每一克都極為珍貴,,能多節(jié)省一點就能工作更長時間,,壽命更久。 ▲法屬圭亞那的庫魯發(fā)射場 法屬圭亞那的庫魯發(fā)射場,,是一塊得天獨厚的航天寶地,。它位于北緯5度左右,距赤道非常近,。從這里發(fā)射的火箭,,第三級無需二次啟動,衛(wèi)星遠地點變軌能量也很小,,甚至不用調(diào)整姿態(tài)直接進入預(yù)定軌道,。 所以前往地球同步軌道和地球靜止軌道的通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星,,從低緯度發(fā)射好處多多,。 現(xiàn)在還興起了海上發(fā)射平臺,用船將火箭運到赤道附近,,發(fā)射效率更高,,節(jié)約能量更多,。此外,人們還在研究用大型飛機從空中發(fā)射的方式等等,。 那是不是所有衛(wèi)星都適合在低緯度發(fā)射呢,? 當(dāng)然不是,低軌道傾角衛(wèi)星適合在低緯度發(fā)射,,高軌道傾角衛(wèi)星就適合在高緯度地區(qū)發(fā)射了,。 例如太陽同步軌道衛(wèi)星,其軌道傾角大于90度,,隨軌道高度不同,,在96~100多度范圍之間。以98度左右居多,,軌道高度在600~800公里之間,。 此時衛(wèi)星自東向西在逆行軌道上飛行,地球的自轉(zhuǎn)線速度就不再是助力,,反而成累贅了,。火箭向西南方向發(fā)射,,需要額外的消耗能量克服地球自轉(zhuǎn)速度,。所以蘇聯(lián)當(dāng)年很多太陽同步衛(wèi)星,都是從高維度的普列謝茨克基地升空的,。 四,、其他重要條件。 除了地理維度這個重要因素,,航天發(fā)射場選址還要參考其它重要條件,。 1、要靠近鐵路和工業(yè)中心,,方便火箭、衛(wèi)星生產(chǎn)和運輸,。 如拜科努爾航天中心就靠近俄羅斯薩馬拉州,。這里是俄羅斯的航空航天中心,像和平號空間站,、東方號運載火箭,、聯(lián)盟號運載火箭等都是在這里生產(chǎn)的。 ▲拜科努爾航天中心的宏大規(guī)模 2,、 需要地勢平坦開闊,,周邊人煙稀少,安全性高,、保密性好,,方便返回式衛(wèi)星和太空艙回收,,對周邊國家影響也小。 如我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,,地處甘肅西北沙漠邊緣,,周邊人煙稀少,是載人航天工程的專用發(fā)射場,?!吧裰邸毕盗酗w船、“天宮一號”空間實驗室等都是從酒泉發(fā)射的,。 俄羅斯拜科努爾航天中心也類似,,周邊是半沙漠草原地區(qū),附近有河流湖泊,,不缺水源,。火箭向東飛行,,大部分路線都在本土境內(nèi),,既方便布置地面測量站,也保證了軍事安全,。 拜科努爾是世界第一大發(fā)射場,,自1961年尤里·加加林首次飛上太空以來,有130多名宇航員從這里飛向太空,。 法國庫魯發(fā)射場地位于大西洋沿岸,,東面是廣闊海洋,發(fā)射角寬廣,,火箭殘骸掉落在海上也不用擔(dān)心引起國際糾紛,。 ▲圣馬科發(fā)射場的海上發(fā)射平臺 意大利圣馬科發(fā)射場也面向海洋,還擁有世界上唯一的海上發(fā)射場,,維度又低,,很有優(yōu)勢,就是發(fā)射場地太小,。 3,、需要良好的氣象環(huán)境,全年天氣穩(wěn)定,、干燥少雨,,沒有太多雷暴和大風(fēng)天氣,具備良好發(fā)射窗口,。和風(fēng)漫談原創(chuàng),,禁止抄襲。 如咱們國家的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心,,地處四川省涼山彝族自治州冕寧縣,,一年中日照天數(shù)達320多天,。每到晚上時皓月當(dāng)空,非常適合賞月,,所以被稱為“月城”,,是難得的優(yōu)良發(fā)射場。 4,,交通要便利,,方便大尺寸火箭和航天器運輸。 2009年開建的海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心就是如此,。它維度很低,,毗鄰海岸線,發(fā)射塔距大海只有800多米,。 不但發(fā)射角度寬廣,,還能用船將大尺寸火箭部件運送到位,再不受鐵路運輸火箭直徑不能超過3.35米的限制,??梢园l(fā)射貨運飛船、大型空間站,、大質(zhì)量衛(wèi)星等航天器,。 ▲長征五號,直徑5米的大推力火箭 所以“胖五”(長征五號)這樣的,,芯級直徑5米的重型火箭,,才選擇在文昌發(fā)射升空。文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)展空間廣闊,,未來將成為我國重要的航天基地,。 同樣,美國的肯尼迪航天中心,、卡納維拉爾空軍基地也緊靠海岸線,。當(dāng)年“阿波羅登月計劃”中,起飛重量高達3038.5噸,,芯級直徑達10.1米的“土星五號”火箭,,就是從肯尼迪航天中心升空的。 ▲肯尼迪航天發(fā)射中心 五,、致敬中國航天人! 綜合以上種種因素,,一個優(yōu)秀的航天發(fā)射中心從選址到建設(shè)都工程浩大,,要考慮衛(wèi)星軌道、氣象,、地形地貌,、供水,、交通、政治軍事,、國際關(guān)系等多方面因素,,要消耗大量人力、物力和漫長時間,。 它不只是建設(shè)幾個發(fā)射架,,而是最終會形成一個集發(fā)射、科研,、生產(chǎn),、宣傳、教育于一體的龐大航天城,。從這里也可以知曉,,中國航天人在數(shù)十年發(fā)展中付出了何等的努力和艱辛! 正是他們的無私奉獻,,讓中國航天事業(yè)迅猛發(fā)展,,躋身于世界強國之列。讓我們用最崇高的敬意,,祝他們永創(chuàng)輝煌,,為國人帶來更多的榮譽和自豪! |
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