解析首次海上发射：低纬度海射可提高火箭运载力和卫星寿命

6月5日12时06分，我国在黄海海域使用长征十一号运载火箭（CZ-11 WEY号）成功完成“一箭七星”海上发射技术试验，这是我国首次在海上进行航天发射。

作为我国长征系列运载火箭中唯一一型固体运载火箭，长征十一号运载火箭发射准备时间短、发射成本低，是我国商业航天的一支“生力军”火箭。在本次试验前，该火箭已成功经过6次陆上飞行试验。

瞄准低纬度的海上发射，优势在于一是利用地球低纬度自转的力量，增加火箭的运载能力，降低发射成本；二是在发射轨道小倾角的同步轨道卫星时，在赤道附近区域进行发射可显著提高火箭的运载能力和卫星寿命。那么，为何在低纬度海上发射可提高火箭运载能力和卫星寿命呢？近五年时间里，海上发射“无人问津”，海上发射技术难点又在哪里？

海上发射的优势源于发射平台的可移动性

卫星要实现入轨，火箭就必须达到每秒7.9千米的第一宇宙速度。火箭专家、小火箭微信公众号创始人邢强对澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示，要达到这一速度，一是可依靠火箭发动机提供的推力，二是具备地球自转赋予的速度。当地球给予火箭的速度越大，火箭本身所需要提供的速度就少。

自转着的地球，角速度都相同；但越靠近赤道，线速度越大。地球在赤道上拥有的最大自转线速度高达465.1米/秒。宇航发射距离赤道越近，越能利用地球自转的力量提高飞行初速度，增加火箭运载能力。邢强介绍，利用地球的低纬度自转线速度，可让体型较小的运载火箭完成同样的运载任务，起飞重量甚至能减少28%。

中国有四大航天发射场，即酒泉卫星发射中心（北纬40度左右）、太原卫星发射中心（北纬38度左右）、西昌卫星发射中心（北纬28度左右）和海南文昌航天发射场（北纬19度左右）。四大航天发射场分别位于不同纬度，可满足各种航天任务发射需求。从火箭的燃料消耗上来讲，邢强对澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示，例如在低纬度的海南文昌发射场发射比在较高纬度的西昌卫星发射中心节省约15%的燃料。

在赤道附近区域发射轨道小倾角的同步轨道卫星还可提高卫星寿命。倾角是卫星轨道平面相对于赤道平面的倾斜角度，不同的卫星对于入轨具有不同的倾角要求。在传统的四大陆上发射场发射地球静止轨道卫星时，由于发射场固定，卫星在星箭分离时无法完全达到预定倾角。

此时卫星需要通过星上的发动机点火，艰难地挪到所需的倾角位置，原本支撑卫星在天上“存活”的燃料在这一变轨过程中被大量消耗。如何才能减少卫星燃料消耗，提高卫星寿命？“给卫星打到舒适的位置，它就不用费那么大劲改变倾角了。”邢强介绍，当发射平台移动到最符合卫星轨道动力学要求的地方进行发射，卫星在星箭分离时就“差不多到家了”。

“海上发射的优势源于发射平台的可移动性，可以根据发射需求选择不同的发射地点。”由于运载火箭海上发射具有灵活性强、任务适应性好、发射经济性优等特点，可通过灵活选择发射点和航落区，在海上发射，运载火箭的一级和二级落区可全部在公海上，不必为躲避居民区而限制火箭的发射方位角，因此可以实现任意轨道倾角的发射，满足各种轨道有效载荷发射需求。邢强表示，选择一个对卫星而言最舒服的发射点，卫星便可节省燃料、延长寿命。

海上发射技术难点有发射船舶和天基测控

我国运载火箭完成海上“首秀”，此次发射也是长征系列运载火箭第306次发射。不过，历史上，完全意义上提供海上发射服务的公司的也仅有海上发射公司（Sea Launch）。

1995年，美国波音公司、挪威克瓦纳集团、乌克兰南方设计局和俄罗斯能源火箭公司四家公司共同出资组建了海上发射公司，美国波音公司负责整体系统集成和有效载荷整流罩，俄罗斯负责海射天顶号运载火箭第三级，乌克兰海射天顶号运载火箭一二级，挪威负责发射平台，由美国波音公司具体执行技术管理工作。

海射公司的海上卫星发射平台被称作“奥德赛”，卫星和运载火箭装载到奥德赛平台后将会驶离美国加州港口，进入太平洋近赤道海域地点进行发射。

1999年3月，海上发射公司成功发射了第一枚运载火箭，此后陆续执行商业发射任务，但是成功率不高、商业运行也不顺畅。由于债务问题、发射失利一起其他诸多问题困扰，2009年6月22日，海上发射公司宣布破产。

2010年，海上发射公司重组，重组后继续开展商业卫星发射活动。自首飞开始至2014年，海射公司共执行36次发射任务，其中32次成功，1次部分成功，3次失败，成功率为88.89%。

尽管此前已有先例，但是近五年的时间里，海上发射一直无人问津。邢强介绍，从技术难点上看，相比传统的陆地发射场具有强大的雷达站和光学站，海上发射需要有性能优良的发射船舶和天基测控。

对发射平台而言，要求发射平台吨位大、稳定性好，能够适应火箭发射环境。随着造船技术的发展，目前大型船舶企业具有足够技术储备开展海上移动发射平台研制。另外还要将测控站搬上太空，提供全程甚至全球的服务。

“未来我国使用液体火箭海上发射，低温燃料的长途运输也是一个难点。”此外，邢强还表示，相对于固体火箭的燃料可提前加注并长期贮存，液体火箭必须运输至发射点在发射前加注，这就要求在液体燃料海上加注的近半个小时精准预报海况。