李國利

2016年6月22日，長征七號運載火箭在垂直轉(zhuǎn)運過程中。當(dāng)日，承載著長江七號運載火箭與搭載載荷組合體的活動發(fā)射平臺，從海南文昌航天發(fā)射場的垂直總裝測試廠房駛出，平穩(wěn)行駛約3小時后，安全轉(zhuǎn)運至發(fā)射塔架

藍(lán)天白云映襯，大海椰林相伴。美麗的文昌有許多名片：椰子之鄉(xiāng)、華僑之鄉(xiāng)、排球之鄉(xiāng)……但如今，更多的人知道文昌，是因為海南文昌航天發(fā)射場建在這里的龍樓鎮(zhèn)上。

2016年6月25日晚，長征七號運載火箭首次發(fā)射升空，這一刻，我國首個濱海航天發(fā)射場——海南文昌航天發(fā)射場——成功亮相，首戰(zhàn)告捷。

這標(biāo)志著我國自主設(shè)計建造、綠色生態(tài)環(huán)保、技術(shù)創(chuàng)新跨越的新一代航天發(fā)射場正式投入使用。

長征七號運載火箭首飛的日子里，《瞭望東方周刊》記者走進(jìn)海南文昌航天發(fā)射場，零距離接觸了中國航天又一個夢想騰飛的地方。

本刊記者獲悉，2016年下半年，這里將發(fā)射長征五號新一代大推力運載火箭;2017年上半年，這里將發(fā)射天舟一號貨運飛船。未來，我國的探月工程三期飛行器、現(xiàn)代化空間站等都將在這里發(fā)射升空。

條件日漸成熟

可以預(yù)見，作為中國航天的新成員，文昌航天發(fā)射場將成為眾多航天器的星際旅行出發(fā)地。

我國目前有三大航天發(fā)射場，分別是酒泉、太原和西昌，它們或在大漠深處，或在大山腹地，而新一代航天發(fā)射場，卻選擇了南海之濱的海南。

為何選在海南？

實際上，早在上世紀(jì)70年代，我國在進(jìn)行航天發(fā)射場選址時，就曾對在海南島建設(shè)航天發(fā)射場進(jìn)行過評估，海南島也一度被列為當(dāng)時最佳選址之一。

但當(dāng)時正處于冷戰(zhàn)時期，國際形勢較為復(fù)雜，沿海地區(qū)處于敵對勢力的直接威脅之下，故而不得不將航天發(fā)射場設(shè)置在地處“三線”的戈壁大漠或大山腹地。

隨著國際形勢的緩和，在海南建設(shè)航天發(fā)射場的條件也日漸成熟。

1988年底，中國第一座用于科學(xué)研究的探空火箭發(fā)射場在海南島建成，并成功發(fā)射了火箭，這也是中國發(fā)射亞軌道火箭的測試基地。之后的數(shù)十年間，這個發(fā)射場曾多次成功發(fā)射織女系列火箭。

海南航天發(fā)射場建設(shè)項目從上世紀(jì)90年代中期開始醞釀并進(jìn)行多輪科學(xué)評估。據(jù)本刊記者了解，最初論證時曾有海南三亞方案、文昌方案、廣東陽江方案等3個方案。

2002年3月，新一代運載火箭發(fā)射場建設(shè)論證組在北京成立。北京特種工程設(shè)計研究院受命牽頭17家單位啟動論證工作。從白山黑水到戈壁大漠，從雪域高原到南海之濱，論證組上高山、下海島，先后組織190多人次分赴海南、陜西、甘肅、四川、新疆等地相關(guān)行業(yè)、企業(yè)調(diào)研，召開195次專題技術(shù)研討會。

長征五號發(fā)射塔

綜合論證、立項論證、工程設(shè)計、技術(shù)服務(wù)，等等，論證組在分析改造原有3個發(fā)射中心和新建發(fā)射場可行性的基礎(chǔ)上，對改造現(xiàn)有發(fā)射中心和新建發(fā)射場初步方案進(jìn)行了充分論證。

2005年1月，新一代運載火箭發(fā)射場建設(shè)綜合論證報告評審會上，海南省文昌市龍樓地區(qū)被推薦為新一代運載火箭發(fā)射場場址。

兩年后，國務(wù)院、中央軍委正式批準(zhǔn)海南文昌發(fā)射場立項。

為何是龍樓小鎮(zhèn)

新一代航天發(fā)射場選址海南文昌龍樓，是因為這里具有得天獨厚的優(yōu)越條件。

首先是這里緯度低。各個國家在選擇發(fā)射場時，都會盡量選擇低緯度地區(qū)，最好選擇在赤道附近，這樣可使火箭發(fā)射后得到地球自轉(zhuǎn)賦予的向東的初速度，提高運載能力。

比如，世界上最著名的低緯度發(fā)射場是位于南美洲北部法屬圭亞那的法國庫魯發(fā)射場，北緯5度，是目前法國唯一的發(fā)射場，也是歐洲太空局主要的航天活動中心。最靠近赤道的發(fā)射場則是意大利圣馬科航天發(fā)射場，位于南緯2.9度。

北京特種工程設(shè)計研究院總工程師劉曉華說，我國新一代航天發(fā)射場選址海南文昌的第一個原因，就是因為這里靠近赤道，緯度較低，用相同的燃料可以將地球同步軌道航天器推得更遠(yuǎn)，載荷更大，運載效率更高。

科學(xué)研究表明，距赤道越近、緯度越低，地球自轉(zhuǎn)速度越大，利用慣性離心力，在燃料不變的情況下，火箭可以節(jié)省推力攜帶更大的載荷。同時，在低緯度發(fā)射場發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星時，由于夾角偏小，衛(wèi)星機動到地球同步軌道所需燃料減少，也可延長衛(wèi)星壽命。

海南省是我國緯度最低，距赤道最近的省份，緯度為19度。而西昌、太原、酒泉3個衛(wèi)星發(fā)射中心的緯度則分別為28度、38度、41度。

其次是這里海運便捷、可行性強，可解決大推力火箭運載難題。

大推力火箭直徑都很大。此前，由于受鐵軌寬度影響，火箭最大組件的最大直徑不能超過3.5米。如今，火箭可從水路運輸，不再受鐵軌寬度影響。

文昌地理位置靠海，建成的清瀾港碼頭可停泊大推力火箭運載船只，具備海運條件。

本刊記者獲悉，長征七號火箭就是從天津港裝船起航，經(jīng)過6晝夜海上航行，途經(jīng)渤海、黃海、東海、臺灣海峽、南海等海域，安全抵達(dá)海南文昌清瀾港碼頭的。

第三，這里射向?qū)挕踩院?，火箭殘骸落區(qū)均在海上。

火箭發(fā)射后，助推器將與箭體分離，形成火箭殘骸。火箭殘骸一般墜落在發(fā)射點以東1000公里以內(nèi)。

海南文昌航天發(fā)射場射向覆蓋90度到175度，火箭發(fā)射后，1000公里內(nèi)皆是茫茫大海，墜落的火箭殘骸不易造成傷害。長征七號火箭的部分殘骸，就墜落在了我國黃巖島一帶。

此外，文昌發(fā)射場投入使用后，“將使得我國航天發(fā)射場形成沿海和內(nèi)陸相結(jié)合、高低緯度相結(jié)合、各種射向范圍相結(jié)合的格局，戰(zhàn)略布局更為合理?！蔽鞑l(wèi)星發(fā)射中心副總工程師周鳳廣說。

據(jù)本刊記者了解，海南文昌發(fā)射場未來將主要用于發(fā)射新一代大型無毒、無污染運載火箭，承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測航天器等航天發(fā)射任務(wù)。

雷暴天氣多，怎么辦

這是一座世界一流的現(xiàn)代化新型航天發(fā)射場，由測試發(fā)射、測量控制、通信、氣象、技術(shù)勤務(wù)保障等五大系統(tǒng)組成，建有長征五號和長征七號兩型運載火箭發(fā)射工位、垂直總裝測試廠房和水平轉(zhuǎn)載測試廠房、航天器總裝測試廠房、航天器加注扣罩廠房、指揮控制中心等。

海南文昌航天發(fā)射場的建設(shè)，并不是已有發(fā)射場的翻版，而是有不少結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況的創(chuàng)新。

海南省地處熱帶海洋性氣候帶，具有“高溫高濕高鹽霧”和“強臺風(fēng)強降水強雷暴”特點。

發(fā)射場建設(shè)過程中采用了多項措施以應(yīng)對臺風(fēng)、雷暴和鹽霧腐蝕。針對多臺風(fēng)氣候特點，發(fā)射場大型結(jié)構(gòu)采用一系列抗臺風(fēng)安全設(shè)計，經(jīng)過風(fēng)洞試驗，采用了結(jié)構(gòu)安全健康在線監(jiān)測診斷技術(shù)，可以確保發(fā)射塔架等大型設(shè)施在強臺風(fēng)下安全運行。

垂直總裝測試廠房高大空曠，為了抗臺風(fēng)，廠房采用鋼筋混凝土筒柱式中空高層結(jié)構(gòu)體系，可以承受百年一遇的強臺風(fēng)。發(fā)射場發(fā)射塔架為鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)，是鋼筋混凝土與鋼結(jié)構(gòu)的一個混合結(jié)構(gòu)，能有效抗擊臺風(fēng)侵襲。

文昌一年中有100多天是雷暴天氣，這也是航天發(fā)射可能會面臨的最大風(fēng)險。發(fā)射塔周圍圍繞著4座高105米的鋼架結(jié)構(gòu)避雷塔，避雷塔上加掛了避雷線。出現(xiàn)雷暴天氣時，雷電從天空進(jìn)入避雷針，再通過避雷針傳導(dǎo)給避雷線直至地下避雷網(wǎng)。此外，還增加了保護范圍，可有效攔截側(cè)擊雷。

本刊記者獲悉，計算機仿真和雷擊試驗的結(jié)果表明，這種措施雷擊防護效率可達(dá)到98.6%，高于國內(nèi)現(xiàn)有發(fā)射場防雷電系統(tǒng)90%的防護效率。

針對室外不同設(shè)備面臨的鹽霧環(huán)境問題，發(fā)射場開展了3種類別、3種防腐等級試件、加速腐蝕試驗和室外暴露試驗驗證，確定了室外金屬構(gòu)件的重度防腐涂裝保護體系。在室內(nèi)防鹽霧腐蝕方面，發(fā)射場利用空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)除濕和鹽霧吸附，同時加強建筑防雨防潮設(shè)計，改善通風(fēng)條件，創(chuàng)造了低濕低鹽霧的室內(nèi)工作環(huán)境。

發(fā)射場還建設(shè)了鹽霧監(jiān)測系統(tǒng)，探索鹽霧濃度分布規(guī)律，深化防鹽霧技術(shù)研究，并針對不同設(shè)施設(shè)備特點，制定維護保養(yǎng)規(guī)范，建立維護保養(yǎng)制度，及時進(jìn)行維護保養(yǎng)。

生態(tài)環(huán)境保護是“紅線”

在文昌航天發(fā)射場，本刊記者發(fā)現(xiàn)，在長征五號火箭發(fā)射勤務(wù)塔北側(cè)，有一株胸徑逾50厘米的垂榕，樹齡超過70年，枝葉團簇格外茂盛，原本筆直的道路特意繞了一個彎，給這棵樹留下了生長的空間。

據(jù)工作人員介紹，現(xiàn)在它已經(jīng)憑借超乎尋常的“待遇”，成為許多游客眼中的明星。

本刊記者還發(fā)現(xiàn)，在各建筑物之間，原生的椰林郁郁蔥蔥，水塘、濕地星羅棋布，呈現(xiàn)出低緯度濱海航天發(fā)射場特有的風(fēng)光。

據(jù)悉，海南文昌航天發(fā)射場也是我國第一個完全對外開放的航天發(fā)射場。火箭轉(zhuǎn)運前，每天都有游客穿行其間，近距離領(lǐng)略航天發(fā)射場的獨特魅力。

這樣的圖景顯示，環(huán)保、開放兩大理念在建設(shè)過程中得到完全貫徹。

實際上，如何把航天發(fā)射場建設(shè)與保護生態(tài)環(huán)境相結(jié)合，建設(shè)開放合作、生態(tài)環(huán)保的現(xiàn)代化航天發(fā)射場，是發(fā)射場論證設(shè)計過程中面臨的重大難題。

海南文昌龍樓航天小鎮(zhèn)

據(jù)北京特種工程設(shè)計研究院環(huán)保中心主任張統(tǒng)介紹，發(fā)射場論證設(shè)計過程中，始終把生態(tài)環(huán)境保護作為一條“紅線”，科研團隊人員與海南省和文昌市相關(guān)部門溝通，經(jīng)過反復(fù)調(diào)研、論證、設(shè)計，圓滿完成了發(fā)射場生態(tài)環(huán)境保護的設(shè)計建設(shè)任務(wù)。

發(fā)射場位于文昌市龍樓地區(qū)，在規(guī)劃設(shè)計過程中，場區(qū)保留多處自然濕地，兼顧雨水涵養(yǎng)的功能。

建筑物選址方面，盡量避開成片的椰林和濕地，發(fā)射工位選擇在地勢平坦、植被少、用地開闊的區(qū)域，與火箭垂直總裝測試廠房之間沒有大的地形起伏和集中林地，對自然植被破壞少，建設(shè)土方工程量小。

指揮控制中心的選址充分結(jié)合地勢，利用現(xiàn)有山地抬高視點，與發(fā)射工位形成良好的通視效果。同時，合理設(shè)置場區(qū)內(nèi)的道路寬度和各類場坪的尺寸，盡量減少道路場坪占地，充分體現(xiàn)了尊重自然、環(huán)境和諧、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的觀念。

整個規(guī)劃設(shè)計，還體現(xiàn)了集約高效的理念。比如，在辦公生活區(qū)的規(guī)劃設(shè)計過程中，突破傳統(tǒng)“小而全”的布局模式，打破編制單位，按功能進(jìn)行整合，形成較為集中的辦公、生活和保障區(qū)，為其他項目的規(guī)劃建設(shè)提供了有益借鑒。