2019年6月5日，我國(guó)在黃海海域用長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭（CZ-11 WEY號(hào)）成功完成了“一箭七星”海上發(fā)射技術(shù)試驗(yàn)，這是我國(guó)首次在海上進(jìn)行航天發(fā)射，填補(bǔ)了我國(guó)運(yùn)載火箭海上發(fā)射的空白，為我國(guó)快速進(jìn)入太空提供了新的發(fā)射方式。

海上發(fā)射優(yōu)勢(shì)多

海上發(fā)射模式是除火箭陸上發(fā)射場(chǎng)發(fā)射、特種大型飛機(jī)平臺(tái)空中發(fā)射之外，又一種新穎且高效的發(fā)射方式?；鸺秊楹我M(jìn)行海上發(fā)射呢？長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)行政指揮高磊說：“與常規(guī)在陸地進(jìn)行運(yùn)載火箭發(fā)射不同，海上發(fā)射運(yùn)載火箭具有幾大優(yōu)勢(shì)?！?/p>

首先是發(fā)射成本更低。在臨近赤道的地方發(fā)射衛(wèi)星，不僅能節(jié)省衛(wèi)星調(diào)姿變軌的燃料，還能最大限度地利用地球自轉(zhuǎn)的力量，為火箭省力，進(jìn)一步提高火箭的運(yùn)載能力，有效降低火箭發(fā)射和衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)成本。

其次，海上發(fā)射將大幅提高火箭發(fā)射安全性。此前長(zhǎng)征火箭從內(nèi)陸發(fā)射場(chǎng)發(fā)射前，為防止殘骸掉落造成安全事故，需要提前將落區(qū)內(nèi)的百姓疏散到安全地帶，不但給當(dāng)?shù)匕傩諑順O大的不便，也增加了火箭發(fā)射的經(jīng)濟(jì)成本和工作難度。而海上發(fā)射可以確保火箭殘骸遠(yuǎn)離人口稠密地區(qū)，掉落在廣袤無人的公海海域。

到底牛在哪

海上發(fā)射與陸上發(fā)射差別非常大，由于火箭發(fā)射平臺(tái)由陸地轉(zhuǎn)移到茫茫大海上，海洋的新環(huán)境為長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭帶來了新的考驗(yàn)。長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師管洪仁介紹說，本次任務(wù)特點(diǎn)是“四新”，即技術(shù)新、環(huán)境新、流程新、模式新。

首先，陸基發(fā)射臺(tái)發(fā)射時(shí)不會(huì)移動(dòng)，但海上發(fā)射平臺(tái)是起伏波動(dòng)的，因此需采用一種特殊的瞄準(zhǔn)技術(shù)和動(dòng)態(tài)條件下的發(fā)射技術(shù)，來應(yīng)對(duì)海水波動(dòng)。據(jù)介紹，這次長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭海上發(fā)射是在一艘經(jīng)過改裝的大型半潛式駁船上進(jìn)行的，它的甲板面積超過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。

其次，對(duì)火箭的控制和監(jiān)測(cè)信號(hào)在陸基發(fā)射中通過有線通信系統(tǒng)傳輸，而在海射任務(wù)中，只能通過無線傳輸形式來實(shí)現(xiàn)，這是國(guó)內(nèi)首次采用無線測(cè)發(fā)控技術(shù)實(shí)施發(fā)射。

再次，以往火箭的飛行安全控制需要地面人員監(jiān)測(cè)和控制，而本次任務(wù)是由火箭自身根據(jù)飛行情況，實(shí)時(shí)自主判斷和實(shí)施的，這也是我國(guó)火箭實(shí)現(xiàn)首次自主安控。

另外，以往火箭要分幾個(gè)部分運(yùn)往陸基靶場(chǎng)，并在陸基靶場(chǎng)完成組裝、測(cè)試，而此次發(fā)射將全箭對(duì)接、衛(wèi)星對(duì)接以及測(cè)試工作前移至總裝廠完成，由此帶來了全新的技術(shù)流程和運(yùn)輸模式。這是長(zhǎng)征運(yùn)載火箭首次以箭星組合體形式整體出廠，后續(xù)還能實(shí)現(xiàn)火箭到港后直接登船。航行到指定海域后可隨時(shí)進(jìn)行發(fā)射，發(fā)射場(chǎng)工作流程大幅縮短。此外，在海上使用的火箭還必須適應(yīng)鹽霧、高濕、電磁條件復(fù)雜的海洋環(huán)境。

為什么是“長(zhǎng)十一”

執(zhí)行這次海上發(fā)射任務(wù)的是長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭，它被譽(yù)為我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭家族中的海上“快響利箭”，在很多方面都是家族里的“獨(dú)一份”。

2019年6月5日，長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭成功完成了“一箭七星”海上發(fā)射技術(shù)試驗(yàn)（圖/新華社）

長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭是我國(guó)運(yùn)載能力最小的一型長(zhǎng)征火箭，全長(zhǎng)20.8米，最大直徑2米，重約58噸。我國(guó)普通液體火箭大多長(zhǎng)40米以上、直徑3.35米以上。

另外，與長(zhǎng)征家族中其他兄弟都采用液體發(fā)動(dòng)機(jī)不同，長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭用的是固體發(fā)動(dòng)機(jī)。中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院固體運(yùn)載火箭型號(hào)辦公室副主任宋勇生說，固體火箭有自己的優(yōu)勢(shì)。

液體發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作時(shí)需要增壓輸送系統(tǒng)等配合，液體火箭運(yùn)載能力強(qiáng)，但是由于燃料加注時(shí)間較長(zhǎng)，一般從測(cè)試到發(fā)射整個(gè)流程需要1個(gè)月左右。固體發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成相對(duì)簡(jiǎn)單，最大的優(yōu)勢(shì)在于燃料被提前固化在火箭內(nèi)，接到發(fā)射指令后，從測(cè)試到完成發(fā)射僅需1天甚至更短的時(shí)間，可以很好地完成自然災(zāi)害和突發(fā)事件后的應(yīng)急通信及遙感觀測(cè)等任務(wù)，對(duì)于民用減災(zāi)和應(yīng)急處置等具有重要意義。

“小而快”、采用可提前準(zhǔn)備的固體燃料，再加上精簡(jiǎn)的電氣系統(tǒng)和衛(wèi)星快速對(duì)接等技術(shù)，這些讓長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭可將最短發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間縮至24小時(shí)以內(nèi)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于美國(guó)同類火箭3天最短發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間，成為世界上發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間最短的運(yùn)載火箭之一。

長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭低軌能力達(dá)到700公斤，700公里太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力達(dá)到400多公斤，可以勝任近年來蓬勃發(fā)展的小型科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星與商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。

研制長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭的中國(guó)航天科技集團(tuán)一院將這枚火箭定位為商業(yè)發(fā)射主力，在國(guó)家任務(wù)之外，承擔(dān)商業(yè)公司的航天發(fā)射任務(wù)。

新時(shí)代的“捕風(fēng)者”

突破歷史的火箭發(fā)射，自然要有突破歷史的衛(wèi)星相伴。捕風(fēng)一號(hào)A、B衛(wèi)星作為我國(guó)首次海上發(fā)射的主載荷，同樣意義非凡。捕風(fēng)一號(hào)是我國(guó)第一種能夠全天候探測(cè)海面風(fēng)場(chǎng)的衛(wèi)星。包括我國(guó)在內(nèi)的亞洲國(guó)家一直飽受臺(tái)風(fēng)的侵襲，每年都會(huì)遭受嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。因此研究臺(tái)風(fēng)的早期形成，及時(shí)預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)，就成為了亞洲各國(guó)共同的目標(biāo)。

然而，我們對(duì)關(guān)鍵的海面風(fēng)場(chǎng)一直缺乏有效的測(cè)量手段：通過衛(wèi)星云圖只能測(cè)云頂風(fēng)，并非海面風(fēng)；通過雷達(dá)散射計(jì)只能測(cè)量50m/s以上的海風(fēng)，且載荷設(shè)備較大，用于多星組網(wǎng)探測(cè)風(fēng)場(chǎng)則過于昂貴。

20世紀(jì)90年代，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）趨于成熟，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，GNSS信號(hào)在海面發(fā)生反射時(shí)，會(huì)受到海浪影響產(chǎn)生不同的變化。具體來說，海面無風(fēng)則反射信號(hào)均勻，海面有風(fēng)則反射信號(hào)變化，風(fēng)越大變化越劇烈。通過測(cè)量GNSS信號(hào)在反射時(shí)發(fā)生的變化，就能精確反推海面風(fēng)場(chǎng)的情況，這就是GNSS-R技術(shù)。正是憑借這項(xiàng)技術(shù)，捕風(fēng)一號(hào)在太空中大顯身手。

捕風(fēng)一號(hào)能夠同時(shí)接收北斗和GPS（全球定位系統(tǒng)）的直射與反射信號(hào)，精密反演海面風(fēng)場(chǎng)，“捕住風(fēng)，捉住影”，為臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確依據(jù)，造福人類。因?yàn)椴恍枰獜?fù)雜的主動(dòng)發(fā)射裝置，所以衛(wèi)星設(shè)計(jì)得小巧玲瓏，大大降低了成本，也為未來的全球海洋風(fēng)場(chǎng)星座建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。