航天发射中心选址探析

航天发射中心选址探析

湖北省咸宁高级中学汤标

共和国六十二华诞来临之际，中国首个空间实验室“天宫一号”于2011年9月29日21时16分在酒泉成功发射，这标志着中国人的问天之旅开启了新的征程。天宫一号将在未来几年分别与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接，逐步建成我国第一个空间实验室。那么，卫星、飞船等人造天体的发射基地在选址上需要考虑哪些因素呢？要弄明白这个问题，我们首先要了解我国主要的卫星发射基地的基本情况。

一、我国四大卫星发射基地

1．酒泉卫星发射中心（额济纳卫星发射中心）

酒泉卫星发射中心位于内蒙古阿拉善盟额济纳旗的宝日乌拉嘎查巴音宝格德山下，理应称作“额济纳卫星发射中心”。它与酒泉没有任何关系，当初建设之时由于地处荒凉，最

接近的城市是甘肃酒泉市，为保密需要而定名。它主要承担各种近地轨道卫星和科学试验卫星（飞船）的发射任务。中心自1958年创建以来，曾为中国航天事业的发展创造过骄人的业绩：1970年4月21日，中国的第一颗人造地球卫星在这里升起；1975年11月26日，第一颗返回式人造卫星在这里升空；1980年5月18日，第一枚远程运载火箭从这里飞向太平洋预定空间；1981年9月20日，第一次用一枚火箭将三颗卫星送上太空.

目前，对国内游客开放的景点有：额济纳卫星发射场、额济纳指挥控制中心、额济纳长征二号火箭额济纳、测试中心、额济纳卫星发射中心场史展览馆、额济纳革命烈士陵园、额济纳东风水库、额济纳沙漠胡杨林等。1999年11月20日，“神舟”号试验飞船从这里发射升空，拉开了中国载人航天工程的幕布。此后“神舟二号飞船”“神舟三号飞船”“神舟四号飞船”“神舟五号飞船”“神舟六号飞船”“神舟七号飞船”相继从这里成功发射。

2．西昌卫星发射中心

西昌卫星发射中心（XSLC）又称“西昌卫星城”，始建于1970年，隶属于中国人民解放军总装备部，它主要承担地球同步轨道卫星发射任务，担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。西昌卫星发射中心是中国目前对外开放的规模最大、设备技术最先进、承揽外星发射任务最多、具备发射多型号卫星能力的新型航天器发射场。发射中心拥有测试发射、指挥控制、跟踪测量、通信、气象、技术勤务保障等系统。发射场区的两个发射工位及技术测试中心、指挥控制中心等配套设施，能担负和完成多种型号的国内外卫星发射服务。在中国目前的三大卫星发射中心中，功能比较齐全，设备比较完善。它既能发射采用低温推进剂的“长征三号”系列运载火箭，又能发射运载能力较大的捆绑火箭。西昌卫星发射中心于1982年交付使用。2007年10月24日18时05分04秒(UTC+8时)，我国的首颗绕月人造卫星——嫦娥一号在西昌卫星发射中心升空。

3．太原卫星发射中心

太原卫星发射中心始建于1967年，位于黄土高原，具有发射极地轨道卫星的良好地理条件，能满足多射向、多轨道、远射程的卫星发射要求。目前，已建成具有多功能、多发射方式，集指挥控制、测控通信、综合保障系统于一体的现代化发射场，航天发射综合能力实现了从年执行1次发射任务到每年执行10次以上高密度火箭卫星发射任务的跃升。中心先后成功地发射了我国第一颗太阳同步轨道气象卫星“风云一号”，第一颗中巴“资源一号”卫星，第一颗海洋资源勘察卫星等，创造了我国卫星发射史上的9个第一。

4．文昌卫星发射中心

文昌航天发射中心位于中国海南省文昌市附近，以前它只是一个发射亚轨道火箭（如弹道导弹）的测试基地。现在正在扩建，将成为中国的第四个卫星发射中心。由于此地点纬度较低，距离赤道只有19度，地球自转造成的离心力可以让火箭负载更多的物品。该中心将用来发射正在研制的重型长征五号系列火箭。建设这一新航天发射场，是为了适应我国航天事业可持续发展战略，满足新一代无毒、无污染运载火箭和新型航天器发射任务的需要。建成后，主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。预计于2013年建成并投入使用，建成使用后，不仅可以基本满足中外各种轨道卫星发射的要求，也为中国运载火箭参与更多国际商业航天发射提供了广阔空间，有利于促进中国空间技术良性发展。

二、航天发射中心选址要求

从以上我国四大发射基地的基本情况中，可以发现中心选址上有一些共同特点：海拔较高、地形隐蔽、气候适宜、交通便利以及监测及时准确等。

1．海拔较高、纬度低

物理知识告诉我们，卫星轨道倾角与发射场的纬度关系密切。纬度越低，离赤道越近，既可以充分利用地球自转的离心力，又可缩短从地面到卫星轨道的距离，从而节省火箭燃料，增加火箭的有效负荷。例如我国即将建成的文昌卫星发射中心火箭发射场，它距离赤道较近、纬度低，发射卫星时可以充分利用地球自转的离心力，因此文昌卫星发射中心能耗较低，使用同样燃料可以达到的速度也更快。据称，它比西昌发射火箭的运载能力可提高10%至15%，卫星寿命可延长2年以上。

除此之外，还可避免一系列火箭研制上复杂的技术问题，简化制造过程，同时还能够满足将来发射大、小倾角卫星的要求，利于卫星和火箭部件的回收。

2．地形隐蔽，地质结构坚实

发射基地需要有利的地理位置。地形上要求地势平坦开阔，地质结构稳定坚实，避开地层断裂带和地震区。在南北纵向山谷中形成的一些山间小盆地，不但利于发射场的整体布局，对地面发射设施、技术设备与跟踪测量、通信的建网布署也十分有益，而且还能满足扩建的要求和今后的发展。

3．气候适宜，水源充足稳定

要有良好的气象及水文条件。气象条件是影响发射的最直接、最关键因素。发射场通常选择在雷雨少、湿度小、风速弱、温差变化小的地方。还需要有充足的水源。水主要用于发射台及相关设备的降温，满足发射场清洗废物和冷却用水的需要。西昌地区属于亚热带高原季风气候区，年平均温度为摄氏十六度，是中国年气温变化最小的地区之一，西昌地区雨旱两季分明，日照多达三百二十天，几乎没有雾日，全年风速都很低。每年只有六月至九月为雨季，多半是夜雨和午后阵雨，其余月份皆为旱季，多是晴天，这些气候条件大大地增加了年试验周期和允许发射的时间。再如，酒泉属温带沙漠性气候，深居内陆，全年干旱少雨，雷电少，光照时间长，一年中适合发射的天数高达320天，年均气温8.5°C，相对湿度为35%~55%，发射条件较好。

4．交通便利，通讯条件良好

发射场常建在工业中心和铁路干线附近，便于大型火箭卫星的运输及回收。距西昌发射场五十公里处是飞机场，跑道长三千六百公尺，可以满足C-130和波音七四七等大型飞机起降。发射场距离成昆铁路和川滇公路都不远，东面的金沙江航道通达宜宾、重庆直至上海。另外，国家通信干线也紧邻发射场，保证发射试验时的通讯畅通。总之，西昌大凉山中的山区型发射可说是得天独厚，占尽了地利。而文昌则可以通过海洋运输解决大直径火箭内陆运

输不便的难题，有利于未来发展火箭及大型航天器的要求。

5．监测系统完善

卫星发射升空之后还要及时准确地跟踪监测，因此，对于发射中心来说，必须要配备完善的监测系统。既要考虑监测系统的布局，又要照顾绵延几千千米的空中和地上监测站的设点。我国已经基本形成了由西至东，距离数千公里的陆上航天测控网。

三、世界主要航天发射场

了解了我国的发射中心选址之后，我们一起来看看世界主要的航天发射场。

1.肯尼迪航天中心

建于1962年7月，是美国宇航局进行航天器测试、发射的最重要场所，特别是载人航天器方面，在美国是独一无二的，是以已故美国总统约翰·肯尼迪（John F.Kennedy）来命名的，被称为人类通向太空的大门。该中心位于美国东部佛罗里达州东海岸的梅里特岛，与卡纳维拉尔角相邻，不过两者的隶属关系不同，后者属于美国空军，有长达一万公里的射向航程，主要从事战略导弹飞行试验。场区总面积560多平方公里，有十多个发射阵地，梅里特岛北端有为著名的阿波罗登月计划建造的39号发射阵地，后改为航天飞机发射场，是观看壮丽的航天飞机起飞的最佳场所。西部航天导弹试验中心成立于1964年5月，曾是空军试验靶场，1979年10月改为现名，是美国最重要的军用航天发射基地，主要用于战略导弹、武器系统试验和各种军用卫星、极轨卫星的发射。它位于美国西部洛杉矶北面的西海岸，占地近400平方公里，场区全为起伏的丘陵。它有跨越太平洋直达夸贾林岛区的8000公里航线以及十分完善的落点定位系统。

2．拜科努尔发射场

建于1955年，是世界上最大型的发射场之一，位于哈萨克斯坦拜克努尔市西南288公里，东西长80余公里，南北宽30余公里，场区地形起伏，是人烟稀少的半沙漠草原区。它是前苏联最大的导弹和航天器发射场。第一颗人造卫星“人造地球卫星1号”(1957.10.4)，第一艘载人飞船“东方一号”(1961.4.12)，第一座空间站“礼炮一号”(1974.4.19)，前苏联第一架航天飞机“暴风雪号”(1988.11.15)都是从这里升空的。洲际导弹飞行试验的落点在堪察加半岛和太平洋中部水域。发射场分成大作业区：载人航天器发射区，大型运载火箭发射区，航天飞机发射区；还设有航天博物馆和各种陈列室，用以进行航天传统教育。

3．普列谢茨克基地

曾是前苏联—个秘密的导弹发射场。虽早建于1957年，但直到1966年3月发射“宇宙112号”侦察卫星时，才被英国一中学业余卫星跟踪小组发现而曝光于世。该基地位于俄罗斯白海以南300余公里的阿尔汉格尔斯克地区，早期是洲际导弹的作战基地，从1966年起才使用四种火箭和九座发射台来发射大倾角的侦察、电子情报、导弹预警、通信、气象和雷达校准卫星，其中三分之二为军用，是世界上发射卫星最多的发射场，发射次数达到全世界总数一半左右，繁忙时—天发射两枚运载火箭。由于该基地不进行载人飞行器的发射，因此发射操作的自动化程度很高，每年的发射次数，平均是拜克努尔的1.5倍。

4．种子岛航天中心

位于日本本土最南部种子岛的南端，1974年建成。它在竹崎和大崎有两个发射场地，占地6.8平方公里，拥有发射塔、控制中心、静态点火试车台和火箭与卫星装配车间等技术设施，是日本最大的航天发射场。日本大多数试验卫星和应用卫星都在这里发射，而相邻的鹿儿岛航天中心主要发射科学探测卫星。由于日本渔民的反对，这两个发射场只能在每年的l、2月和8、9月渔业淡季时进行发射活动。

5．库鲁发射场

也称圭亚那航天中心，是目前法国唯一的航天发射场，也是欧空局(ESA)开展航天活动的主要场所。它位于南美洲北部法属圭亚那中部的库鲁地区，在沿大西洋海岸的一片狭长草原上。由于发射场紧靠赤道，对发射静止卫星极为有利。库鲁发射场1966年动工兴造，1971年建成，共耗资5.2亿法郎。早期仅进行探空火箭和“钻石号”运载火箭发射。1979年12月“阿里安那”运载火箭在这里首次发射成功，至今该系列发射成功率已达90％以上，独揽了全球一半以上的卫星发射市场。

6．圣马科发射场

是世界上唯一的海上航天发射场，位于美国距肯尼亚福莫萨湾海岸约5公里的海上，比库鲁发射场更靠近赤道。海上发射场与陆上发射场不同，发射台的台柱完全固定在汪洋大海的大陆架上，台面露出水面，类似海上石油钻井平台。卫星和火箭由大型舰船运来，再安装在发射架上实施发射。发射场1967年正式启用，曾多次用美国的“侦察兵”等火箭发射小型航天飞行器。