这里是卫星升空的发祥地—— 拜科努尔、肯尼迪、种子岛、库鲁航天发射中心简介

● 文|王建蒙

这里是卫星升空的发祥地
—— 拜科努尔、肯尼迪、种子岛、库鲁航天发射中心简介

● 文|王建蒙

火箭升空，卫星入轨，飞船遨游太空，这些航天活动无一不是由推力巨大的运载火箭在航天发射场伴随着烈焰轰鸣送入太空的。人们在关注卫星、飞船、航天飞机的同时，对这些航天飞行器的发祥地充满着好奇。

拜科努尔航天发射中心

位于哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天发射场是世界上最大的航天发射中心之一（见图1）。这个发射中心兴建于1955年，自1957年10月4日发射了世界上第一颗人造地球卫星、1961年4月12日第一艘载人宇宙飞船送航天员加加林遨游太空后，随着火箭一次次频繁的轰鸣升空，几十年来一直为世人所关注。

拜科努尔航天发射中心位于哈萨克境内的丘拉塔姆地区。发射场东西长约80km，南北约30km，中心坐标东经63°20′，北纬46°，拥有13个发射台，可以发射载人航天器、大型运载火箭、航天飞机及多种型号的导弹。无论是从发射场规模，还是从发射航天器和导弹的数量来讲，都是世界上航天器发射最频繁、发射数量最多的发射场。为了完成对航天器的跟踪测量，在沿西伯利亚直到太平洋的一万多公里的航线上设置有诸多航天跟踪测量站。

联盟号运载火箭发射设施是拜科努尔航天发射中心迄今发射数量最多的发射场。这里曾经发射过东方号、上升号、联盟号三种系列的载人飞船。其中联盟号、联盟T、联盟TM载人飞船已经发射了一百余艘，由这里进入太空的除苏联和俄罗斯的航天员以外，还有蒙古、越南、法国、日本等国的多名航天员。

运载联盟号飞船的联盟号火箭总长49.5m，芯级直径3m，连同助推器尾部直径10.3m，起飞推力494t。其基本测试发射工作流程为：飞船与运载火箭由生产厂运到发射场、在联盟号专用的技术测试厂房内，由发射场的军队人员负责进行分系统测试（不在发射场进行单元仪器测试）、总装后的水平测试、飞船装上防护罩后与应急逃逸救生装置对接、将检验合格后的火箭与飞船吊装至铁路运输车上，整体运至发射区，用车上的专用装置将火箭和飞船整体起竖到发射台上。发射勤务塔高57m，上有8层圆环形工作平台和两部电梯。整个发射塔由一分为二的一对可倾斜式塔架和四个支撑臂组成。联盟系列运载火箭根据不同用途对其结构可以进行灵活组合，是世界上使用时间最长、发射次数最多的多用途运载火箭，自1966年首次发射以来，完成了大约1500余次发射。

能源—暴风雪号航天器发射设施堪称世界之最。能源号运载火箭和暴风雪号航天飞机均在各自专用测试厂房内进行技术测试和装配。在总体装配厂房内进行水平总装，将四个助推火箭水平装配在芯级火箭上，然后再将航天飞机水平吊起驮到火箭的“背”上用专用铁路运输车直接从测试厂房开往发射场。拜科努尔发射场有两个可供发射能源—暴风雪号的发射工位，两个发射工位相距不足两公里。每个发射工位有两座64米高的固定塔架分别立于发射台两侧，一座主要用于航天员进舱和操作人员的紧急逃逸救生，另一座主要用于推进剂加注，还有一座可沿弧形轨道灵活运行的活动塔架，主要用于为航天飞机加注推进剂，这三座塔架均有可供操作人员工作的操作平台。

图1　联盟号火箭在俄罗斯拜科努尔发射场实施发射前的准备工作

肯尼迪航天飞机发射场

美国肯尼迪航天飞机发射场始建于1962年7月，是为实施阿波罗登月计划而建造的。20世纪70年代的太空实验室也在这里发射（见图2）。之后经技术改造，则专门用于航天飞机试验和发射。完成历史使命载入世界航天历程光辉史册的135次航天飞机发射，全部都源自于这里。这里是当时美国乃至世界最大、航天发射最为繁忙的载人航天基地。

肯尼迪航天飞机发射场位于美国东南端佛罗里达半岛东海岸的卡纳维拉尔角。发射场建在这里有三个有利条件：一是这里位于美国纬度最低的位置，可以借助地球自转来提高火箭的运载能力；二是东南射向8000多公里航线上岛屿星罗棋布，是理想的跟踪测量站站址；三是射向面临大海，没有人口密集的忧虑，飞行中的火箭万一出现故障也不会发生严重的安全问题。

图2　美国航天飞机在肯尼迪航天飞机发射场完成技术测试，由检测大楼运往发射台

这里，除庞大的航天飞机检测装配大楼和39A、39B发射工位外，还有发射控制中心、轨道器处理设施、轨道器着陆设施以及水运码头、推进剂贮存库、跟踪测量、数据处理、航天员医疗训练等比较齐全的配套设施。

检测装配大楼是用于飞行器分级和整体测试、装配的设施，大楼长218m，宽157m，高160.2m，相当于50多层楼的高度。大楼使用面积约34200m2，内部容积360万m3。大楼为钢架结构，外包绝热层和铝板壁，南北两侧的墙壁镶有可透明的玻璃纤维板。为了这样庞大的建筑物稳固，大楼地基使用了4225根钢柱打入地下52m深处的岩床上。大楼由高跨和低跨厂房两部分组成。其中高跨厂房长135m，宽157.86m，高160.2m，里面有4个测试间，每个测试间里都可以测试装配一艘完整的土星5和阿波罗飞船。低跨厂房长84m，宽135m，中央部分高64m。这座大楼里设有起重能力1～250t的各种起重设备共141部。在高跨厂房内的2台250t桥式吊车的提升高度为140m，使用电子控制装置可使其最慢速度控制在0.03m/s。另外，还有完备的检测设备、环境控制系统和供水、供电等保障系统。

发射勤务塔上设置了紧急救援逃逸系统，当航天员进入航天飞机出现意外时，可以使用滑索吊篮在两分钟内从塔顶滑到地面并进入防护掩体。塔上有5条从塔顶直接延伸到地面的滑索，每条滑索上挂两个吊篮，滑索长366m，滑索之间距离为6m，航天员乘吊篮从滑索滑下地面后可迅速进入掩体中。

航天飞机发射指挥控制中心是一栋三层楼建筑，设有4个发射控制室，齐备的测试、控制、监视等系统可以单独对火箭和航天器进行检测和发射控制。

航天飞机轨道器着陆的降落跑道是世界上最大的飞行器跑道。钢筋混凝土结构的跑道建在装配大楼西北约3.2km处，呈东南—西北走向，长约4800m，宽91m，两端各有305m长的安全区。在跑道东南边还设有一个长168m、宽150m的停机坪。轨道器着陆设施还包括若干辅助设施，如导航系统、通信系统、着陆校准设备、目标瞄准点和风向风速测量显示系统等。

轨道器处理设施由两座面积为2703m2的高跨厂房和一座面积为2323 m2的低跨厂房组成，厂房内配有起重设备，氮气、氦气、氧气、压缩空气，电子设备、机械电气设备、防热系统维修设备等。

种子岛航天发射中心

日本拥有两个航天发射中心，一个是鹿儿岛航天发射中心，作为日本科学卫星发射基地，由文部省宇宙科学研究所管理，另一个是种子岛航天发射中心（见图3），作为日本应用卫星发射基地，由日本宇宙开发事业团管理，这两个航天中心之间相距大约100km。

种子岛航天发射中心位于九州南端的种子岛，地理坐标为东经130°58′，北纬30°37′。种子岛南北长58km，岛上属亚热带海洋气候，年降雨量达2000mm以上，秋夏两季常有台风袭击。

当时的日本宇宙开发事业团结合日本的具体地理限制条件，从运载火箭射向、航区安全、跟踪测量等技术要求考虑，为了满足不同型号火箭的发射需要，相继建造了竹崎、大崎和吉信3个航天发射场。

竹崎发射场是为发射小型火箭建造的，是继鹿儿岛发射场之后在种子岛建设的第一个发射场，于1969年建成投入使用。竹崎发射场占地面积约0.79km2，主要设施有发射台、发射控制室、装配车间、综合测试车间、气象观测室、固体火箭点火试车台、推进剂库、跟踪站等。

图3　日本种子岛航天发射场坐落在美丽的海边

大崎发射场主要用来发射N-1、N-2和H-1液体火箭，于1975年建成投入使用，占地面积约7.6km2。1975年9月9日，N-1火箭在大崎发射场成功地将83kg的菊花1号卫星送入地球轨道。大崎发射场的发射设施主要包括发射台、指挥控制中心、火箭总装测试厂房、卫星测试厂房、垂直组装和发射塔、推进剂贮存库、发动机静态点火试车台、气象台等设施。发射勤务塔高55m，采用可移动式钢架结构，沿铁轨行进。

吉信发射场是为了适应新一代大型火箭H-2的发射需要，于1986年在距离大崎发射场东北方向约1公里处新建的。这个发射场在当时耗资3.3亿美元，其设施规模和设备配置程度与当时欧洲航天局库鲁发射场阿里安-4和美国肯尼迪角大力神-3发射设施相当，是日本最大的航天发射场，也是世界上主要的航天器发射场之一。

吉信发射场的发射控制室为加强结构圆形单层建筑物，承担火箭、卫星的发射控制和火箭发动机在试车台上进行试验时的监视和控制。发射控制室配备有完善的计算机系统、监视显示系统和指挥调度系统。

除此之外，种子岛航天发射中心还有增田跟踪控制站、野木雷达站、宇宙丘雷达站和中之山遥测站等与发射配套的测量、跟踪和控制支持设施。

库鲁航天发射中心

以发射阿里安运载火箭而闻名的库鲁航天发射中心是欧洲航天局（ESA）从事航天发射唯一的航天发射场（见图4）。该发射中心于1966年开始动工兴建，1971年建成投入使用。目前，该发射中心主要用于科学卫星、应用卫星和探空火箭的发射以及与此有关的一些运载火箭的测试发射。库鲁航天发射中心自投入使用以来，已有200余枚运载火箭在这里发射，已经将大约300颗不同型号的卫星送入太空。这个发射场承担了全球一半的商业卫星发射任务，业内公认这里是国际承揽商业航天发射任务最多的发射中心。

库鲁航天发射中心一角

库鲁发射场位于西经52°37’、北纬5°08’，靠近赤道，其低纬度的优越地理位置，对于发射地球静止轨道卫星十分有利。曾有专家做过计算，就同一种运载火箭而言，在库鲁发射比在俄罗斯拜科努尔发射的运载能力大约可增加70%，在库鲁发射场发射同等重量的有效载荷，要比在美国肯尼迪角发射场发射时远地点发动机能量节省大约20%，库鲁航天发射场被公认为是世界上最佳的火箭发射位置。

库鲁航天发射中心为赤道型热带气候，气象条件比较好。发射场主要由技术中心、发射区、地面跟踪测量、勤务保障和生活设施组成。

技术区按照卫星的测试工艺流程而设计建设。卫星在技术区的测试分为三个阶段进行，即系统检测阶段、危险品专项检查操作阶段和对接总装测试阶段。技术区的设施依据这些内容配置了有效载荷准备厂房、固体发动机准备厂房、有效载荷处理厂房以及其他辅助配套设施。

发射区共有3个发射工位。1号发射工位始建于1966年，地理位置为西经52°46′，北纬5°14′，火箭发射台的海拔高度为12.85m，随着老型号火箭需求量的日趋下降，20世纪80年代末，为了免除维护保养已停止使用并被拆除。2号发射工位于1981年开工建设，1985年建成投入使用，距离1号工位仅500m。这个发射工位可以作为1号发射工位的备用，但主要满足多种型号运载火箭发射的技术要求。这个发射工位投入使用后，缩短了发射时间间隔，发射频率由原来两个月发射一次提高到了一个月发射一次，降低了发射成本，提高了发射能力。3号发射工位于1988年开始建造，1993年底正式提供使用。这个发射工位除了作为阿里安4号运载火箭的备份发射工位外，将承担阿里安5号运载火箭发射地球同步轨道、太阳同步轨道、其他轨道的科学卫星、商业应用卫星，还可兼容与未来空间站有关的大型载荷发射任务。

库鲁航天中心的跟踪测量系统随着发射任务的变化，进行了一系列改造和完善，可以满足阿里安火箭的测量定位，光学监视记录，遥测数据接收、传输、实时处理，遥控等多项任务。为了实时接收运载火箭飞行中的遥测数据，由分布在4个不同地点、分别配备有直径10m天线等接收设备的遥测接收站，完成火箭从起飞一直到星箭分离这一飞行期间的遥测数据实时接收处理任务。当卫星与火箭分离卫星入轨时，由纳塔尔以东的阿森松岛的地面站负责入轨段的测量任务。卫星入轨后，将由达姆斯塔特和土鲁兹两个控制中心对卫星进行控制管理。

库鲁航天发射中心除承担不同型号的阿里安系列运载火箭专属发射外，织女星（Vega）全固体运载火箭也在这里实施发射。

另外，欧洲航天局不断加强航天国际合作，中国实施嫦娥一号探月任务时，与欧洲航天发射中心联手对嫦娥一号进行跟踪、测量，首次采用国际联网实现了三网一体的联合测控。2003年11月7日，俄罗斯与法国签署了一项库鲁航天发射中心将为欧—俄合作开放的协议，法国阿里安航天公司也与俄罗斯Starsem公司达成一致意向，双方将共同开展联盟号运载火箭在库鲁航天发射中心发射的合作。2011年10月21日，联盟号运载火箭在这里首次点火升空，成功将欧洲两颗伽利略全球导航系统卫星送入预定轨道，实现了联盟号火箭首次在俄罗斯所属发射场以外的发射。