航天技術(shù)是一個(gè)國家綜合國力的體現(xiàn)。印度開國總理尼赫魯曾將航天技術(shù)形象地比做“現(xiàn)代印度寺廟的廟頂”。印度為確立其在亞洲政治、經(jīng)濟(jì)大國的地位，一直將航天技術(shù)發(fā)展作為科技發(fā)展的重點(diǎn)。

自20世紀(jì)60年代成功發(fā)射了第一枚國產(chǎn)探空火箭開始，印度先后自主研制了人造地球衛(wèi)星、衛(wèi)星運(yùn)載火箭(SLV、ASLV)和極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭(PSLV)，建成了頓巴赤道發(fā)射場(chǎng)和斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)了近地軌道衛(wèi)星發(fā)射和極軌衛(wèi)星發(fā)射。進(jìn)入21世紀(jì)，印度的航天發(fā)展更為迅速，不僅成功發(fā)射了高軌地球同步衛(wèi)星，還開發(fā)了一箭多星技術(shù)、低溫發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、太空艙再入返回技術(shù)。其后續(xù)的航天計(jì)劃更是雄心勃勃，除了發(fā)射大量的民用與軍用衛(wèi)星外，還計(jì)劃在2010年實(shí)現(xiàn)其大型運(yùn)載火箭GSLV-MKⅢ發(fā)射地球同步衛(wèi)星的首飛，將GTO軌道運(yùn)載能力提高到4～6噸，同時(shí)還開展了可重復(fù)使用運(yùn)載火箭和深空探測(cè)的研究，并計(jì)劃在201 5年左右將航天員送入太空，之后實(shí)現(xiàn)載人登月。

作為印度航天技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志，印度的航天發(fā)射場(chǎng)也不斷發(fā)展，發(fā)射技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步。本文根據(jù)獲得的資料，嘗試解讀印度航天發(fā)射場(chǎng)，以揭開其神秘面紗。

印度的航天發(fā)射場(chǎng)

印度管理航天工業(yè)的空間研究組織(簡(jiǎn)稱ISRO)下屬共有兩個(gè)發(fā)射場(chǎng)，分別是頓巴赤道發(fā)射場(chǎng)和斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)。

頓巴赤道發(fā)射場(chǎng)是印度第一個(gè)航天發(fā)射場(chǎng)，隸屬于ISRO最大的航天中心——維克蘭拉姆沙拉拜航天中心，位于阿拉伯海海岸，喀拉拉邦特里凡得瑯城以北6千米的地方，海拔64米。地理坐標(biāo)為北緯8°31′，東經(jīng)76°52′。發(fā)射場(chǎng)于1963年投入使用，由于場(chǎng)區(qū)附近人口稠密，且位置是進(jìn)行低高度上層大氣和電離層研究的合適場(chǎng)所，所以發(fā)射場(chǎng)建成以來只用于發(fā)射小型探空火箭。

印度所有的衛(wèi)星發(fā)射均集中在斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行。該發(fā)射場(chǎng)位于印度東海岸的斯里哈里科塔島上，在馬德拉斯北部100千米處，占地面積145平方千米，場(chǎng)區(qū)海岸線長度達(dá)27千米。地理坐標(biāo)為北緯13°47′，東經(jīng)80°15′。發(fā)射場(chǎng)擁有發(fā)射各種衛(wèi)星的大型運(yùn)載火箭的試驗(yàn)、組裝和發(fā)射設(shè)施，擁有跟蹤、測(cè)量各種衛(wèi)星的測(cè)控站。印度空間研究組織還在這里建設(shè)了固體推進(jìn)器工廠，為各種大型運(yùn)載火箭生產(chǎn)固體發(fā)動(dòng)機(jī)。這里氣候受西南季風(fēng)和東北季風(fēng)影響，10、11月份是大雨季節(jié)，但一年內(nèi)多數(shù)月份陽光充足、天氣晴朗，適合進(jìn)行火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車和發(fā)射試驗(yàn)。

自1971年印度政府選中這塊風(fēng)水寶地以來，經(jīng)過近40年建設(shè)，該中心已成為印度最大的航天城和航天器發(fā)射中心?？梢哉f，該中心實(shí)現(xiàn)了印度近年來運(yùn)載火箭技術(shù)上的每一次飛躍。印度衛(wèi)星運(yùn)載火箭、極地軌道運(yùn)載火箭和地球同步軌道運(yùn)載火箭部從這里點(diǎn)火升空。

斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)存在的主要不足是：(1)火箭射向存在一定的限制。由于航區(qū)安全要求，斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)的射向范圍不寬，只能向東南方向發(fā)射，并且大部分射向需要進(jìn)行軌道調(diào)整，實(shí)際上相對(duì)降低了其低緯度的優(yōu)勢(shì)。(2)國內(nèi)測(cè)控站布設(shè)比較困難。由于向東南方向發(fā)射，印度本土測(cè)控站不能滿足航區(qū)的跟蹤測(cè)量要求，

需要利用其它國家的測(cè)控站。(3)周邊存在引力異常區(qū)。由于印度半島所處大陸版塊每年以4～6厘米的速率發(fā)生漂移，造成印度南部較大范圍內(nèi)出現(xiàn)引力異常，這對(duì)火箭發(fā)射的軌道精度產(chǎn)生一定影響。

但是，上述不足并沒有影響到斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)的發(fā)展。發(fā)射場(chǎng)先后建設(shè)了探空火箭發(fā)射工位、增強(qiáng)衛(wèi)星運(yùn)載火箭ASLV發(fā)射工位、極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭PSLV(第一發(fā)射工位)和通用航天器發(fā)射工位(第二發(fā)射工位)。下面重點(diǎn)介紹第一發(fā)射工位和第二發(fā)射工位。

斯搭哈里科塔發(fā)射場(chǎng)第一發(fā)射工位

第一發(fā)射工位最初是為滿足PSLV運(yùn)載火箭發(fā)射設(shè)計(jì)，主要設(shè)施包括發(fā)射平臺(tái)、活動(dòng)勤務(wù)塔和臍帶塔。該發(fā)射工位用了5年時(shí)間建成，1989年完工，1991年首次投入使用(因PSLV火箭一、二級(jí)分離故障而試驗(yàn)失敗)。后為適應(yīng)GSLV運(yùn)載火箭發(fā)射，在臍帶塔上增加了低溫加注臂，在發(fā)射區(qū)增加了低溫加注設(shè)施。整個(gè)發(fā)射場(chǎng)投資超過4000萬美元。

第一發(fā)射工位采用固定式準(zhǔn)備法發(fā)射技術(shù)。通過封閉式活動(dòng)勤務(wù)塔，將運(yùn)載火箭、衛(wèi)星直接在發(fā)射臺(tái)上吊裝、對(duì)接、測(cè)試、加注，火箭點(diǎn)火前活動(dòng)勤務(wù)塔撤離到距發(fā)射臺(tái)175米以外。這種設(shè)計(jì)類似于法國圭亞那發(fā)射場(chǎng)的阿里安3運(yùn)載火箭“ELA－1”發(fā)射工位。

封閉式活動(dòng)勤務(wù)塔高85米，鋼結(jié)構(gòu)建筑，重2500噸，可為衛(wèi)星、火箭裝配、測(cè)試提供吊裝、對(duì)接、配

電、加注、供氣、空調(diào)、消防等勤務(wù)，同時(shí)為人員從事上述工作提供工作平臺(tái)。該塔共設(shè)11層平臺(tái)，在第一級(jí)火箭處有一個(gè)可上下移動(dòng)的平臺(tái)。塔架吊車有效吊高約為60米。為適應(yīng)液體火箭和衛(wèi)星的測(cè)試，在塔高20米、40米和60米處設(shè)有3處凈化間，以15℃潔凈冷氣通入，使層內(nèi)溫度控制在23±1℃，濕度為50±5％，潔凈度達(dá)到一萬級(jí)。發(fā)射臺(tái)高6米、寬9米，固定于導(dǎo)流槽上。導(dǎo)流槽采用雙面導(dǎo)流方式，槽深6米。發(fā)射臺(tái)后部設(shè)有簡(jiǎn)易臍帶塔，其高度約為45米。在發(fā)射臺(tái)周邊共設(shè)有3座高120米的避雷塔。

為了提高發(fā)射頻率，同時(shí)適應(yīng)GSLVMK-Ⅲ等更大運(yùn)載火箭的發(fā)射，從2000年開始，印度空間研究組織耗資9100萬美元，在距離第一發(fā)射工位1.5千米處新建了一套火箭發(fā)射系統(tǒng)，并將其命名為“通用發(fā)射工位”。據(jù)印度空間研究組織稱，新建成的“通用發(fā)射工位”可在今后10年內(nèi)滿足印度目前研制的所有型號(hào)運(yùn)載火箭的發(fā)射需求，基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)能夠抗強(qiáng)烈地震，并能經(jīng)受印度東海岸經(jīng)常發(fā)生的猛烈颶風(fēng)和其它暴風(fēng)雨襲擊。新建第二發(fā)射場(chǎng)后，印度航天發(fā)射能力也由現(xiàn)在每年2次提高到4～6次，單次火箭發(fā)射任務(wù)所需的成本也將大幅降低。

第二發(fā)射工位設(shè)施主要包括垂直總裝測(cè)試廠房、活動(dòng)發(fā)射臺(tái)、臍帶塔和避雷塔等。垂直總裝測(cè)試廠房完成火箭的總裝、測(cè)試及與衛(wèi)星的對(duì)接工作，建筑高82米，截面積40米×32米，火箭采用串行進(jìn)出方式，后門高約50米，由8塊水平推拉門密封，用于單級(jí)產(chǎn)品進(jìn)出，前門高約70米，由12塊水平推拉門密封，用于星箭組合體進(jìn)出。廠房?jī)?nèi)設(shè)有6層14米×6米工作平臺(tái)，吊車吊重為200噸／30噸。垂直總裝測(cè)試廠房與發(fā)射工位相距約1千米。

活動(dòng)發(fā)射臺(tái)是運(yùn)載火箭與衛(wèi)星總裝、整體轉(zhuǎn)運(yùn)、實(shí)施發(fā)射的設(shè)施。其液壓驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)充分繼承了活動(dòng)勤務(wù)塔成熟技術(shù)，可將星箭組合體從技術(shù)區(qū)整體轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射區(qū)，采用“光彈”運(yùn)輸方式。發(fā)射臺(tái)高度為8.6米，臺(tái)面尺寸19.5米×19.5米，重約700噸?；顒?dòng)發(fā)射臺(tái)運(yùn)行軌道為兩組雙軌，軌距14米。一般轉(zhuǎn)運(yùn)過程要持續(xù)兩天左右，因此對(duì)需要環(huán)境控制的衛(wèi)星將是一個(gè)考驗(yàn)。

臍帶塔主要用于星箭與地面的氣、電、液連接，完成星箭的最終測(cè)試、加注和發(fā)射。塔高70米，最大截面積10米×10米，重980噸，共設(shè)三層平臺(tái)，每層平臺(tái)均可垂直移動(dòng)到不同高度并鎖定，塔架吊裝起重能力為10噸，設(shè)置兩組水平擺桿，低溫推進(jìn)劑加注管路在發(fā)射前1分鐘脫落。

導(dǎo)流槽主要功能是疏導(dǎo)火箭點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的高溫、高速燃?xì)饬鳎乐顾鼈儗?duì)火箭與發(fā)射設(shè)施造成的損害。導(dǎo)流槽仍然采用雙面導(dǎo)流形式，槽深45米。由于距海岸線很近，地下水層較淺，給導(dǎo)流槽施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。

在發(fā)射工位周圍設(shè)置有四組避雷塔，塔高120米，四塔頂端通過電纜相連。

可以看出，印度在第二發(fā)射工位的設(shè)計(jì)時(shí)采用了全新的概念。首先是采用了三垂測(cè)試發(fā)射模式，運(yùn)載火箭在垂直總裝測(cè)試廠房?jī)?nèi)完成總裝測(cè)試，并與衛(wèi)星對(duì)接，采用活動(dòng)發(fā)射臺(tái)將星箭組合體整體轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射區(qū)，完成必要的檢查測(cè)試，然后加注、發(fā)射其次是采用了通用化的設(shè)計(jì)思想，其垂直總裝測(cè)試廠房、活動(dòng)發(fā)射臺(tái)、臍帶塔均采用了通用化設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)印度現(xiàn)役運(yùn)載火箭和未來發(fā)展的大型運(yùn)載火箭發(fā)射要求，尤其是其臍帶塔的設(shè)計(jì)，其3組工作平臺(tái)均可自由上下移動(dòng)，以適應(yīng)不同高度的工作需求。這種設(shè)計(jì)類似于法國阿里安4的“ELA-2”發(fā)射設(shè)施，只是后者發(fā)射區(qū)增加了活動(dòng)勤務(wù)塔，衛(wèi)星在發(fā)射區(qū)實(shí)施吊裝。

發(fā)射臺(tái)牽制釋放系統(tǒng)

印度在其新型GSLV運(yùn)載火箭發(fā)射中采用了牽制釋放系統(tǒng)，系統(tǒng)采用一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)緊湊的釋放機(jī)構(gòu)，依靠多路冗余液壓系統(tǒng)進(jìn)行釋放，該系統(tǒng)已達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

GSLV運(yùn)載火箭為三級(jí)火箭，GTO軌道運(yùn)載能力為2噸，其一級(jí)由一個(gè)固體發(fā)動(dòng)機(jī)和四個(gè)捆綁式低溫液體助推器組成。4個(gè)牽制釋放機(jī)構(gòu)位于捆綁式發(fā)動(dòng)機(jī)的平面內(nèi)，將火箭芯級(jí)尾罩與發(fā)射臺(tái)火箭支承座聯(lián)接在一起。發(fā)射時(shí)，4個(gè)捆綁助推器發(fā)動(dòng)機(jī)按指令同時(shí)點(diǎn)火，牽制機(jī)構(gòu)將火箭牽制在發(fā)射臺(tái)上，抵抗發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)與推力增長過程中的干擾力。干擾力是由風(fēng)載荷形成的力矩和1臺(tái)或1臺(tái)以上捆綁助推器發(fā)動(dòng)機(jī)未點(diǎn)火所引起的。在驗(yàn)證了捆綁發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常以后，發(fā)射臺(tái)牽制釋放系統(tǒng)按遙控指令釋放火箭。確認(rèn)火箭被釋放以后，芯級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)便點(diǎn)火，使火箭升空。

2001年3月28日在斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)首次發(fā)射GSLV運(yùn)載火箭時(shí)，火箭起飛前4.6秒，4個(gè)助推器發(fā)動(dòng)機(jī)按指令點(diǎn)火，計(jì)算機(jī)測(cè)出其中1個(gè)未達(dá)到要求的90％推力，在芯級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前即火箭起飛前1秒，助推器緊急關(guān)機(jī)，終止發(fā)射。調(diào)查結(jié)果表明，4個(gè)捆綁助推器中的1個(gè)助推器發(fā)動(dòng)機(jī)的氧化劑輸送管路出現(xiàn)故障，發(fā)生燃料泄漏。在這次發(fā)射故障中發(fā)射臺(tái)的牽制機(jī)構(gòu)起了重要作用。

指揮監(jiān)控系統(tǒng)

斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)的兩個(gè)發(fā)射工位均具有先進(jìn)的指揮控制系統(tǒng)，早在上世紀(jì)80年代其ASLV運(yùn)載火箭發(fā)射控制就采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)發(fā)射控制、光纖傳輸?shù)认冗M(jìn)技術(shù)，在其后續(xù)的兩個(gè)工位控制室均采用分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成火箭的測(cè)試、發(fā)射控制及監(jiān)控。

可以看出，近20年來印度航天發(fā)射場(chǎng)的進(jìn)步是非常迅速的，其技術(shù)發(fā)展符合國際航天發(fā)射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，某些技術(shù)，如發(fā)射臺(tái)牽制釋放系統(tǒng)，已到了世界先進(jìn)水平。

進(jìn)入21世紀(jì)，印度制訂了龐大而前沿的航天計(jì)劃——數(shù)量眾多的軍用、民用衛(wèi)星、新型大推力運(yùn)載火箭、可重復(fù)使用運(yùn)載火箭、載人航天、載人登月、深空探測(cè)等等，作為印度唯一的運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)，斯里哈里科塔發(fā)射場(chǎng)將迎來其緊張、繁忙而又充滿挑戰(zhàn)的未來。