海南只有一个发射场?少年你还是太年轻

作者: 王铮、焦菁

来源: 中科院之声

发布日期: 2016-08-03 13:37:04

文章介绍了海南与火箭发射的紧密关系,包括中科院海南探空部的历史和活动,以及新建成的文昌发射中心。文章还探讨了为何选择海南作为火箭发射基地,包括运输便利、降低对民众的潜在威胁、节省燃料等因素。同时,文章也提到了火箭在海南发射面临的潜在风险,如气候条件和风速的影响。

海南多年来与火箭有着密不可分的关系。中科院海南探空部多次组织火箭发射任务。新建成的文昌发射中心也在海南,并于近期发射了长征七号火箭。火箭发射场为什么选在海南?

2016年6月25日傍晚,新一代中型运载火箭“长征七号”在海南文昌卫星发射场升空,翱翔的钢铁巨龙昭示着我国近地轨道运载能力的进一步发展。一说到火箭,很多朋友首先会想起酒泉、西昌发射基地。而发射“长征七号”的文昌基地是2009年开始建设,2014年底竣工的。事实上,海南这块土地,多年来与火箭有着密不可分的关系。

1986年,中科院正式批准成立了海南探空部,并在海南西部海岸的儋州富克建设了探空基地。1988年12月25日,中国科学院海南探空火箭发射场成功发射了一枚“织女一号”火箭。至此,中国低纬度区第一次火箭探空试验圆满结束。1991年1月22日下午6点23分,中国第一枚120公里高空低纬度探空火箭——“织女三号”,在中国科学院海南探空发射场发射试验成功。在这之后,此发射场曾多次成功发射织女系列火箭。

近年来,中科院国家空间科学中心在海南探空部富克火箭发射场发射了一系列探空火箭,进行了电离层方面的科学探测:2011年5月7日北京时间7时02分,空间中心在富克发射场发射了我国首枚探空火箭。成功测得了高度最高为196.6千米空间有效的科学数据。

2013年4月5日北京时间5时55分,空间中心在富克发射场发射了探空火箭并首次进行了空间科学主动实验,即在火箭最高点191公里附近释放了1公斤金属钡粉,在空间中形成了钡云。地面对钡云演化过程进行了跟踪观测,记录其扩散、漂移和演化的过程,反演相应高度上的电离层运动,研究近赤道区电离层的动力学特性。

2016年4月27日2时,空间中心在富克发射场发射了 “鲲鹏—1B”863计划空间环境垂直探测试验探空火箭。此次试验在海南探空部火箭发射场沿正西方向、87度仰角发射。火箭飞行顶点高度达到320公里,从起飞到溅落共飞行约10分钟。对70-320公里高度范围的电离层参数进行了实地探测,这是我国首次实地探测到电离层F2层顶的参数。作者之一也现场参加了这次发射。

探空火箭是什么?据试验总指挥、空间中心主任吴季介绍,探空火箭是进行空间探测和科学试验的有效探测工具,相对其他空间探测手段,探空火箭成本低、研制周期短、发射时间受限小。“利用探空火箭可以在高度方向上垂直探测大气各层结构成分和参数,研究电离层、地磁场、宇宙线、太阳紫外线和X射线、陨尘等多种日—地物理现象。”吴季说。

而前不久发射的长征七号是在海南文昌发射中心发射。

该中心2009年9月开工,2014年10月基本竣工,已正式启用。我国为何继内陆腹地的酒泉、太原、西昌等之后,选址海南作为火箭发射基地?发射场在内陆腹地,火箭大多走铁路运输。当大推力火箭直径达到5米以上时,将无法钻入国内许多铁路隧道。如今将发射场放到海边,就可以实现海运。不仅运输方便并且安全性胜过铁路和公路运输。

因为运输中产生的振动影响火箭内部的设备,在海运过程中,振动环境的实测数据远小于公路、铁路运输。

另外,发射场选在海南,火箭残骸可以落在海中,降低对于民众的潜在威胁。最重要的是,发射选址海南,接近赤道,发射火箭节省燃料。地球在自转时生成离心力。纬度越低,赋予火箭的离心力也就越大,所需要的能耗较低,使用同样燃料可以达到的速度也更快。根据相关人员的测算,发射同样的卫星,在海南文昌发射的话,比之在西昌发射,同样的火箭,运载能力可提高10%至15%,卫星寿命可延长2年以上。

火箭在海南发射的潜在风险?在海南发射场,受气候条件影响,高度越高,风速越大,有时与地面风速会相差几级。为此需要对火箭结构做防风加固设计,活动发射平台支撑要更有力、更稳健,火箭的‘腰部’还装有一套防风减载装置。这样的话,火箭转场可适应每秒20米以下的风速,抵抗八到九级风。为了适应海南当地高湿的自然环境,火箭还需要做周密的防水设计,保证雨中转场和发射。

中科院院长白春礼的题词“光电磁测琼州海,地空箭探北部湾”,高度概括了海南探空部的设立目的、业务范围和发挥作用:这里既是我国空间环境地基综合监测网的核心台站,又是全国拥有观测设备最多、且唯一具备火箭探空能力的观测研究站,也是国际低纬度中高层大气和电离层的主要监测站之一。

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