航天发射场如何选址？嫦娥五号为什么选在文昌发射？

随着“嫦娥五号”成功地挖回了月球样品

最近刮起了一股航天热

不过对普通人来说

每次航天的注意力可能大都聚焦在

运载火箭和它搭载的卫星、飞船

乃至航天员身上

而事实上，一个个震撼人心的航天工程

都要从航天发射场启航

这是今年11月24日“嫦娥五号”

在文昌航天发射场发射升空的场景

位于海南的文昌发射场是我国第四个航天发射场

同时也是首个滨海航天发射场

与我国其他三个航天发射场相比

文昌发射场具有

低纬度、交通便利、安全性高等特点

所以

航天发射场的选址应该主要考虑哪些因素？

如何为不同类型的航天器选择合适的发射场？

航天发射场场址的选择

是发射场规划建设的基础和先决条件

是一项综合性、多学科的复杂系统工程

任何一个航天发射场场址的选择

主要都是以航天器、运载火箭的发射使用需求

作为选址建设的出发点和基础的

涉及因素众多，主要包括以下几个方面

安全是航天发射的首要条件

理想的航天发射场应选在

地广人稀的戈壁、沙漠地带或者海边

因为即便火箭发射成功

中途掉落的残骸也可能危及周边居民的生命安全

尤其当发射载人航天器时

飞船逃逸的着陆场比正常返回的着陆场还重要

所以在以发射台为原点

延发射方向的一个扇形面内要无建筑和人员

以便于航天员的逃生

卫星在发射过程中需要消耗大量燃料

来达到离开地球表面的需求

若能借助地球自转本身带来的速度就很关键

地球低纬度速度较高，赤道最高速度为465米/秒

高纬度速度较低，南北纬60°地区约为232米/秒

地球不同纬度的表面速度

对于不同用途或类型的航天器及运载火箭

发射场的地理位置要求不同，一般来说

发射自西向东的卫星和地球静止卫星

最好更多借用地球自转，从纬度低的地方发射

发射自东向西的卫星

从高纬度出发则更容易克服地球自转

有利的天气条件对航天发射也十分重要

干旱少雨、雷电少、温差变化不大

风速小、湿度低、气候稳定的环境

这样可以增加卫星的年试验周期和允许发射的时间

同时也有利于航天器的发射和跟踪

火箭发射所需的设备和仪器数量繁多

各部分零件很难运输

因此航天发射场对运输条件有很大依赖

通常发射场要选在靠近铁路沿线的平坦地区

这样修建铁路支线比较便利

另外也可选在靠近大型港口的地区，通过水运运输

而且相比于铁路运输

水路运输不受隧道直径的限制

如长征二号系列火箭由于受到铁路运输的限制

其组件的最大直径只能限制在3.5米

用水运的话便不存在这样的问题

长征五号系列火箭

目前我国已建成四个陆上航天发射场分别是：

酒泉发射场、西昌发射场

太原发射场、文昌发射场

形成了沿海内陆相结合、高低纬度相结合

各种射向范围相结合的格局

酒泉发射场位于

内蒙古与甘肃交界的巴丹吉林沙漠西缘

属温带沙漠性气候，，全年干旱少雨，雷电日少

容易满足发射条件和监测条件

每年约有300天可进行发射试验

酒泉发射场又称“东风航天城”

前身是我国最早建成的导弹发射基地

——东风基地

863计划载人航天工程启动后

这里被扩建成航天发射场

现在已经是世界三大航天发射场之一

1970年4月24日

中国第一颗人造卫星——东方红一号

就是在这里由长征一号运载火箭成功发射升空

自此，中国成为了继苏联、美国、法国、日本后的

世界上第五个独立研制卫星并发射上天的国家

酒泉发射场也是我国目前唯一的载人航天发射场

2003年10月15日，中国第一艘载人飞船

神舟五号从酒泉卫星发射场发射

将航天员杨利伟以及一面具有特殊意义的中国国旗

送入太空，也使得中国成为了

世界第三个掌握载人航天技术的国家

西昌发射场位于四川大凉山峡谷腹地

这里约北纬28.5°，纬度相对较低，距离赤道较近

通常发射地球同步轨道卫星等

如各类广播通信卫星、北斗导航卫星

　　从该发射场起飞，能让卫星入轨距离较近

并可充分利用地球自转

消耗较少的燃料就能到达预定轨道

同时，西昌属于亚热带高原季风气候

气候稳定，全年地面风力柔和适中

温度变化较小，常年平均气温为17℃

是我国年气温变化最小的地区之一

每年的雨季只有6~9月，且多半是夜雨

晴天长达320天

最重要的是几乎没有雾日，空气能见度极高

增加了发射的试验周期和允许发射的时间

这里主要承担地球同步轨道卫星

通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务

2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统

最后一颗组网卫星就是在这里发射的

同时也标志着北斗面向全球开启高精度的

定位、导航、授时和国际搜救等服务

执行发射任务的长征三号乙运载火箭

前不久发射的嫦娥五号的“前辈”

中国第一颗绕月探测卫星——嫦娥一号

就是在西昌卫星发射场

于2007年10月24日发射升空

实现了中华民族的千年奔月梦想

太原发射场地处晋西北黄土高原

平均海拔1500米以上

若面临同样的飞行海拔高度

在这里发射的火箭起飞高度

相当于在低海拔发射的火箭飞行了约20秒的高度

同时这里每年无霜期仅90余天，最低温度达-40℃

自然环境不如其他发射场

但特殊的经纬度使这里成为

我国近地、极地轨道卫星发射最理想的场所

这里通常发射气象、资源等太阳同步轨道卫星

我们熟知的“风云一号”、“风云三号”系列卫星、

“资源”系列卫星等都是从这里成功发射的

1988年9月7日我国第一颗气象卫星

“风云一号”成功在太原卫星发射场发射

这是我国首次向极地轨道发射传输性遥感卫星

标志着航天发射能力达到新高度

风云一号A星在太原卫星发射中心发射升空

而在与其他国家组网发射“铱”星等任务时

更是向全世界展示了

中国作为世界航天大国的良好形象

发射过巴遥一号、铱星的长二丙火箭

文昌航天发射场位于中国海南省文昌市龙楼镇

是中国首个滨海航天发射基地

也是世界上为数不多的低纬度发射场

相较于酒泉、西昌、太原等较高纬度发射场

在文昌发射基地同型号火箭推力将会增加10%左右

此外，由于可以充分利用地球自转的能量

也可达到节省自带能源、延长运行寿命的目的

实际上，国际上之所以公认圭亚那发射场

为理想的发射场也是基于相同的原因

图源维基百科

且相较于其他三个内陆卫星发射场来说

文昌发射场地处在滨海地区

临近的港口可以停泊运送大型火箭的船舰

通过海运方式火箭的大小就不受铁轨的限制

另外，从海南岛发射的火箭

其发射方向1000公里范围内是茫茫大海

因此坠落的残骸也不易造成意外

如果说酒泉发射场是四个发射场中的“老大哥”

那文昌发射场就是今年的“当红炸子鸡”

昨天，中型运载火箭长征八号的首飞

就是在文昌发射场完成的

而且今年两次重要的深空探测都是从文昌启程

7月23日，中国首次火星探测任务

“天问一号”探测器就是在文昌发射场成功发射的

11月24日中国的首次月球采样返回任务

“嫦娥五号”也是从文昌发射场出发的

此外

中国除了以上四个陆上的航天发射场外

还有一个可移动的海上发射场

相比陆地发射场，海上发射场最大优势是可移动

可以移动到赤道0度附近发射

这样最节省火箭燃料，提高火箭运载能力

其次就是周围都是海

不用担心火箭残骸掉落产生事故

2019年6月5日

我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭

将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星

顺利送入预定轨道

至此，中国首次海上发射取得圆满成功

每一个航天器都是一颗种子

承载了人类的航天梦

每一处发射场都肩负着

我们对太空奥秘的不懈探索的责任

中国应该飞得更远

中国也有能力飞得更远

参考文献：

国家航天局. http://www.cnsa.gov.cn/

《2019全球航天发射场报告》，https://aerospace.csis.org/

穆山,蒲婷.航天发射场选址条件与场址勘选方法[J].飞行器测控学报,2011,30(01):11-15.

谭惠文,徐晓帆.全球航天发射状场现状分析[J].国际太空,2019(06):49-53.

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编辑 | 尹诗画

图源 | 视觉中国、网络

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