長征七號運(yùn)載火箭將于本月25日至29日發(fā)射。蝌蚪君已經(jīng)在周一介紹了為什么長征七號運(yùn)載火箭備受關(guān)注。(單擊查看詳細(xì)信息)
今天就來說說為什么中國要在海南再建一個發(fā)射基地,往東邊和赤道附近發(fā)射火箭有什么好處。
火箭為什么向東發(fā)射?
幾乎所有的火箭都是從西向東發(fā)射的。原因不難理解,因?yàn)榈厍蚴菑奈飨驏|轉(zhuǎn)的。
毫無疑問,地球表面的所有物體都是沿著緯度線從西向東旋轉(zhuǎn)的。因?yàn)檫@個原因,在火箭發(fā)射到地面之前,它已經(jīng)和地球自轉(zhuǎn)的速度一樣,是向東的。
如果火箭的發(fā)射方向是東方,它可以利用這種固有的速度快速加速自己。這就是為什么幾乎所有的火箭都向東發(fā)射。
2014年9月7日,當(dāng)SpaceX的獵鷹9號火箭將其衛(wèi)星發(fā)射到地球同步轉(zhuǎn)移軌道時,它使用了慢速攝影拍攝的發(fā)射軌跡
但是,我們知道,地球表面各處的線速度是不同的。南北兩極的線速度最小,緯度越低,線速度越大。赤道的緯度等于零,所以赤道的線速度最大。
這類似于旋轉(zhuǎn)傘。傘的頂端相當(dāng)于北極。旋轉(zhuǎn)時線速度最小,傘尖相當(dāng)于地球赤道。傘旋轉(zhuǎn)時,雨滴會先從傘尖飛出,而不是從傘頂飛出,因?yàn)閭慵獾木€速度最高。
對于地球來說,赤道處的線速度最高,為每秒456米。如果火箭在赤道發(fā)射,會節(jié)省最多的燃料。那么,能挽救到什么程度呢?你可以把它和一組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較
庫魯航天發(fā)射場是法國目前唯一的航天發(fā)射場,也是歐洲空局開展航天活動的主要場所。它位于南美洲東北部,是法國最大的海外省,法屬圭亞那
法國庫魯航天發(fā)射場的緯度只有5.23度。如果在法國的Kuru航天發(fā)射場發(fā)射火箭,其地球同步轉(zhuǎn)移軌道的運(yùn)載能力比哈薩克斯坦的拜科努爾發(fā)射基地高20%,因?yàn)楣_克斯坦這個發(fā)射基地的緯度是北緯46度。
如果發(fā)射基地位于更高的緯度,例如北緯70度,其運(yùn)載能力將比庫魯航天發(fā)射場的運(yùn)載能力減少一半。
中國海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心位于北緯19度36分。雖然離赤道不是很近,但目前是中國離赤道最近的發(fā)射場
減少軌道調(diào)整燃料
地球同步軌道衛(wèi)星的特點(diǎn)是它們位于地球赤道的正上方空。因此,低緯度發(fā)射場的另一個優(yōu)點(diǎn)是,如果發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星,在赤道發(fā)射會使衛(wèi)星一開始就有正確的軌道傾角,直接進(jìn)入正確的軌道平面。
相反,如果在高緯度地區(qū)發(fā)射這種地球同步衛(wèi)星,則要求衛(wèi)星攜帶額外的推進(jìn)劑,以便在空 空之間機(jī)動,從而改變軌道平面,使最終軌道平面與赤道平面重合。
地球同步軌道衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面重合
文昌衛(wèi)星發(fā)射中心最大的優(yōu)勢
北大附中教授焦偉新曾經(jīng)說過:“大推力火箭是建造空間站的首要前提空,也是人類重返月球登陸火星的必要條件?!钡谴笸屏鸺闹睆胶艽?,把大火箭運(yùn)到內(nèi)陸三個發(fā)射場一直是個難題。直徑超過3.5米時,火箭很難用火車運(yùn)輸。
長征五號系列運(yùn)載火箭直徑5米,很難到達(dá)內(nèi)陸三個發(fā)射場。文昌衛(wèi)星發(fā)射中心位于海南沿海附近,有很好的大型火箭靠泊港口。
長征五號火箭在低地球軌道運(yùn)載能力約為25噸,在同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力約為14噸
可以預(yù)見,未來中國人將登陸月球,火星探測器將從文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。
不要擔(dān)心火箭殘骸
內(nèi)陸發(fā)射場不可避免的一個安全隱患是,發(fā)射火箭時,殘骸通常落在發(fā)射場以東1000公里以內(nèi),容易落入有人值守的區(qū)域,造成人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失。文昌衛(wèi)星發(fā)射中心的另一個優(yōu)勢是,它位于東面廣闊的海域。即使殘骸墜落,也不用擔(dān)心安全,撞船的可能性很小。
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至此,估計(jì)有朋友會問:既然低緯度發(fā)射場有這么多好處,為什么當(dāng)初中國不在海南島建發(fā)射基地?
這主要和歷史原因有關(guān)。上個世紀(jì)冷戰(zhàn)時期,國際形勢復(fù)雜,而中國當(dāng)時實(shí)力有限,面臨美國、臺灣省等地區(qū)的危險。在海南建一個重要的發(fā)射基地顯然是不合適的。
因此,發(fā)射基地必須建在內(nèi)陸。現(xiàn)在,國際安全的形式有了很大的改善。最重要的是,中國不再害怕任何威脅。
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