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火箭知識概要
（2006年09月26日 13:25:28）
來源︰《太空探索》
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□作者: 孫欣榮
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由于火箭發射是一項十分復雜、嚴密的科學活動，所以對火箭發射場建設的要求也非常苛刻。一個理想的發射場應滿足如下幾方面條件。
一是優越的地理位置。場區位于低緯度地區，以便充分利用地球自轉速度，節約能量，增加載荷重量，發射地球同步軌道衛星時，可以縮短火箭從發射點到入軌點的航程。
二是良好的自然條件。地勢平坦、開闊，通視條件較好的地方，不僅便于發射時的跟蹤觀察，還有利于降低建場的工程造價；地質結構穩定，避開地層斷裂帶和地震區；氣象條件要好，要求風速低、濕度小，氣溫變化小、晴天多、雷雨少；場區附近有好的水質、供水條件和豐富的水源，以保證工業和生活方面大量用水的需要。
三是良好的安全條件。附近無人口稠密區，航區和落區人煙稀少。這樣，一旦發生事故，不至造成重大人員傷亡和財產損失。
四是良好的保障條件，包括良好的供電、通信和交通運輸條件。
發射場的系統和設施
根據發射對象種類的不同，每個發射場的組成各不相同。一般說來，發射場應由技術區、發射區、生活區，以及測控系統和後勤保障系統組成。有的發射場還包括航天器的回收區和著陸區。
技術區是航天器進行驗收、存放、總裝、測試等技術工作的地方。通常設有裝配測試廠房、推進劑庫房、壓縮空氣站、充電站等建築和設施，以及通信、供電、供水、供暖、通風、排水、消防、辦公等輔助建築和設施。一個發射場可設一個或幾個技術區。技術區與發射區應相隔一定距離，以確保安全。
目前，運載火箭在發射場的總裝、測試和運輸大致有兩種形式。一是“三平”方式，即水平總裝、水平測試、水平運輸；二是“三垂”方式，即垂直總裝、垂直測試、垂直運輸。美國從阿波羅計劃開始在肯尼迪航天中心采用“三垂”方式；我國從1999年發射神舟一號飛船時開始在酒泉衛星發射中心采用“三垂”方式。目前，采用“三垂”方式的還有歐洲空間局和日本等國家和地區。
發射區是發射場的核心區域，用于火箭發射前的測試、推進劑加注、瞄準和發射。它通常包括專用設施設備和通用設施設備。專用設施設備包括發射台、臍帶塔、勤務塔、發射控制室、推進劑和壓縮氣體貯存庫、轉場運輸設備、測試設備、操作控制設備、加注設備、溫控設備、瞄準設備、配電設備、中和清洗設備和應急救生設備等。通用設施設備包括供水系統、供電系統、供暖系統、消防系統，通風系統、通信系統、污水處理系統、氣體分析系統、防雷避雷系統和安全報警系統等。
生活區是發射場工作人員的居住區，是後勤保障系統的一部分。包括各種生活、文化教育、文體娛樂等設施。對于偏遠地區的發射場來說，生活區的建設尤其重要。
測控系統用于測量火箭的飛行軌跡，接收和處理發回的遙測信息，並發送各種指令。測控系統包括發射區和航區內一系列地面測控站和海上測量船，主要設備有各種遙測設備、光學測量設備、無線電測量設備、電子計算機、時間統一設備、通信設備和顯示設備等。
後勤保障系統通常包括供水、供電、通信、機場、鐵路、公路、碼頭、推進劑生產和貯存，以及物資和生活用品供應等設施。
回收區通常分為陸上回收區和海上回收區兩種。陸上回收區一般選擇在地勢平坦、視野開闊、人煙稀少、交通方便和有現成測控站的地區。海上回收區選擇在海況較好，附近島嶼設有測控站的海域。美國的載人飛船回收區都設在海上，甦聯/俄羅斯設在陸地，我國的返回式衛星和載人飛船都采用陸上回收。
除陸上回收和海上回收外，美國還曾使用過一種空中回收方式，即利用飛機在空中回收發現者偵察衛星的返回艙。
中國的三大發射場
我國火箭發射場的建設開始于1958年，截止到目前，相繼建成了酒泉、西昌和太原3個衛星發射中心，完全具備了發射近地軌道、太陽同步軌道和地球同步轉移軌道載荷的能力。
酒泉衛星發射中心始建于1958年，是我國建設最早的發射場。我國的第一顆人造地球衛星——東方紅一號、第一顆返回式衛星、第一次一箭三星等都是從這里發射的。
酒泉衛星發射中心位于巴丹吉林沙漠西北戈壁之中，場區地勢平坦，人煙稀少，氣候干燥少雨。發射中心由技術區、發射區、生活區、指揮控制中心、跟蹤測量站、通信網、氣象網，以及發電廠、專用鐵路、公路、機場等組成。技術區有衛星和運載火箭的裝配測試廠房、各種檢測試驗室、計算機房和各種輔助設施。發射區有發射台、臍帶塔、活動式勤務塔、地下發射控制室、推進劑轉運、貯存和加注設施、自動化指揮監測設施等。指揮控制中心設有指揮中心、安全控制中心、通信時間統一中心、數據交換和處理中心、衛星通信地球站等。
為完成載人飛船的發射任務，酒泉衛星發射中心于1998年1月建成了載人航天發射場，包括一座長74.1米、寬46.3米、高93.56米，設有2個裝配測試工位的垂直總裝測試廠房，以及一座97米高的發射台。載人航天發射場首次采用了垂直總裝、垂直測試、垂直運輸的“三垂”方式，標志我國的航天發射技術邁上了一個新台階。
中心還新建成了一座91米高，設有13層工作平台，集衛星、火箭吊裝、對接、測試、加注、發射為一體的全天候、多功能發射塔。
西昌衛星發射中心是我國的低緯度火箭發射場，位于四川省西南部的涼山彝族自治州境內。當地氣候溫和，寒冷期短，冬旱夏濕，雷暴頻繁。中心由技術區、發射區、指揮控制中心、跟蹤測量站以及通信、氣象等技術勤務系統組成。技術區有運載火箭測試廠房、衛星裝配測試廠房、推進劑加注廠房，遠地點發動機裝配、測試、探傷廠房等設施。發射區有兩個發射台，3號發射台有一個77米高、兼作勤務塔和臍帶塔功能的固定式塔架，曾多次用于發射長征三號火箭；2號發射台包括一座固定式臍帶塔和一座活動勤務塔，用來發射長征二號戌、長征三號甲和長征三號乙火箭。
西昌衛星發射中心始建于1970年，1982年竣工並交付使用，1984年1月首次發射運載火箭。
太原衛星發射中心始建于1966年，位于山西省西北部，境內多山，氣候干燥。1979年建成的7號發射場包括發射系統、控制系統、加注系統、供氣系統、瞄準系統等，發射塔架與西昌衛星發射中心3號發射台塔架大致相同，發射台輪廓尺寸約5米，承載能力200噸。
除了中國的三座發射場外，世界著名的發射場有甦聯的拜科努爾發射場、普列謝茨克發射場，美國的肯尼迪航天中心、範登堡空軍基地，歐洲空間局的圭亞那航天中心，日本的種子島航天中心等。
火箭怎樣發射和飛行
運載火箭發射是指從發射前準備到將有效載荷送入預定軌道的全過程。
火箭發射是一個龐大的系統工程，必須嚴格遵循預定程序進行。火箭從制造廠運到發射場後，要先在技術區內對火箭進行檢查，進行單元測試和全箭水平測試，嚴格檢測和考核各種儀器設備性能的完好情況。火箭無故障或排除故障後運往發射區，進行起豎、吊裝、安裝有效載荷、加注推進劑、垂直度精確瞄準等一系列作業。之後，進行射前總檢查。各分系統工作全部完成後，發射控制中心向各部門和各測控站下達時間統一指令，最後由指揮人員下達點火起飛指令。如果哪個環節出現問題，則立即停止工作，待故障排除後再繼續下一程序。如果故障一時無法排除，即使到了點火前最後一秒鐘，也要中止或取消發射。
運載火箭發射後，一般包括垂直起飛段、程序轉彎段和入軌段。發射近地軌道衛星和載人飛船等，一般直接將其送入預定軌道。發射地球同步軌道衛星的過程比較復雜，一般是第一、二級火箭工作結束後，第三級火箭先完成第一次點火工作，使第三級火箭進入一條橢圓形的停泊軌道，然後依靠慣性滑行；當飛經赤道上空時，第三級火箭第二次點火工作，將有效載荷送到同步轉移軌道，此時火箭的發射任務全部完成，衛星最後的入軌工作將由遠地點發動機完成。
目前，絕大多數運載火箭是從陸地發射場發射升空的。隨著航天技術的不斷發展，火箭的發射形式也在不斷出新，相繼出現了太空發射、空中發射和海上發射等形式。和陸地發射相比，這三種新發射方式具有設施簡化、操作簡單，不受地理位置限制，可提高火箭的運載能力，以及安全和環保問題小等優點。
太空發射指航天飛機將火箭攜帶到太空軌道進行發射的方式。美國的航天飛機在飛行的25年里，不僅用機載火箭多次成功發射了各種應用衛星，還發射了麥哲倫號、伽利略號、尤利西斯號等探測器，以及哈勃空間望遠鏡。
空中發射是用飛機將火箭攜帶到一定高度的空中發射，其代表是美國的飛馬座火箭。
海上發射指利用位于海上的專用平台發射火箭。由俄羅斯、美國、烏克蘭和挪威等國的幾家公司成立的海上發射集團，成功地將一座海上鑽井平台改建成一座海上火箭發射台，已多次成功地發射了天頂號運載火箭。
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文章作者:孫欣榮
責任編輯:skylook
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