美、俄、欧航天发射场运营模式分析

2020-10-14梁唐李亚楠中国航天科技集团有限公司

国际太空 2020年9期

梁唐李亚楠（中国航天科技集团有限公司）

目前，世界上共有20余个具有轨道发射能力的轨道发射场，其中绝大部分在美国、俄罗斯、中国和欧洲，这些现役发射场大多数为国家所有的公共设施，仅有蓝色起源公司（Blue Origin）和火箭实验室公司（Rocket Lab）等私营公司建立了私有发射场，政府拥有的发射场多隶属于军队或航天局等机构，还存在发射场工位租赁给私营公司运营的情况。

1 美国发射场情况

基本情况

美国拥有世界上最多的发射场，目前现役发射场共14个，在建发射场共4个。这些发射场绝大多数属于政府公共设施，只有蓝色起源公司和太空探索技术公司（SpaceX）的发射场属于私有公司。并且，现役发射场中只有5个可以进行轨道发射，其他发射场只能进行亚轨道发射，主要用于发射探空火箭。美国绝大多数轨道发射任务都在卡纳维拉尔角空军基地（CCAFS）和范登堡空军基地（VAF）进行。

主要发射场运营模式

美国目前拥有3个现役轨道发射场，分别为卡纳维拉尔角航天发射场（包括卡纳维拉尔角空军基地和肯尼迪航天中心（KSC），其中39A和39B发射台属于肯尼迪航天中心），范登堡空军基地和太平洋航天发射场—阿拉斯加。美国绝大多数轨道发射任务都在卡纳维拉尔角航天发射场和范登堡空军基地进行。

（1）政府运营

1）美国空军运营

美国现役和在建发射场信息

卡纳维拉尔角空军基地隶属于美国空军航天司令部下属第45航天联队，范登堡空军基地隶属于美国空军航天司令部下属第30航天联队，发射设施以及测控均由军方管理。

卡纳维拉尔角空军基地于1990年从空军系统司令部转隶到空军航天司令部，1991年第45太空联队成立，负责东靶场的运营和管理。东靶场是美国进行同步轨道和星际空间任务的主要航天发射场，发射中低倾角（有时也为高倾角）航天器进入中/低轨道或地球同步轨道。东靶场主要任务是国防部、陆、海、空三军的军事航天发射，还承担了美国政府部门、美国国家航空航天局（NASA）等的空间探测任务，此外就是本国和国外的商业航天发射任务。东靶场也为其他航天发射场进行的航天发射提供支持，如肯尼迪航天中心、沃洛普斯飞行中心甚至是欧洲航天局（ESA）圭亚那库鲁航天中心进行的“阿里安”（Ariane）火箭发射。自1950年以来，在东靶场共建造了47个发射综合设施（其中LC-39发射综合设施归NASA肯尼迪航天中心管理，用于载人航天发射）。这些设施沿着卡纳维拉尔角空军基地大西洋海岸分布，目前只有少数几个是在用的，包括LC-17、LC-37、LC-40、LC-41、LC-46、LC-47。其中，LC-17用于发射德尔他-2（Delta-2）火箭，LC-37和LC-41分别用于发射“改进型一次性运载火箭”（EELV）计划的德尔他-4和宇宙神-5（Atlas-5）系列火箭。这两个发射综合设施是美国目前发射任务最频繁的发射设施。LC-47用于发射气象探空火箭，LC-46由佛罗里达航天港管理局使用，LC-40用于发射SpaceX公司的猎鹰-9（Falcon-9）运载火箭。

范登堡空军基地归属空军航天司令部第30航天联队运营和管理。西靶场的主要靶场设施包括范登堡空军基地沿海的众多发射综合设施，以及皮勒角空军站、安德森峰、特兰克威利峰、圣伊内斯峰、夏威夷岛站以及范登堡空军基地内的跟踪测量站。此外，还有用于支援航天发射和导弹试验的组装测试、指挥控制、通信、气象以及其他各种支援与保障的设施，这些设施大多设在范登堡空军基地。范登堡空军基地作为西靶场的发射首区，在其沿海有众多的发射综合设施。靶场南部的航天发射设施中，早期的多数设施已经退役拆除，现在在用的主要有SLC-2E/2W，SLC-3E/3W，SLC-4E/4W，SLC-6和SLC-10W等，主要用于发射“雷神”（Raytheon）、“宇宙神”、“大力神”（Titan）和“德尔他”系列运载火箭，其中SLC-3E和SLC-6分别作为宇宙神-5和德尔他-4的发射场。

2）NASA运营

NASA负责运营的发射场包括肯尼迪航天中心和瓦罗普斯飞行研究所。其中，肯尼迪航天中心仅包含卡纳维拉尔角航天发射场的LC-39发射台以及配套设施，由NASA在此新建、所有并管理，美国空军负责卡纳维拉尔角航天发射场的所有发射测控，肯尼迪航天中心的测控由美空军提供服务。航天飞机退役以后，肯尼迪航天中心暂停了载人航天任务的发射工作，直到2017年再次启用LC-39发射台。

（2）商业租赁

美国的发射服务公司均使用卡纳维拉尔角空军基地以及范登堡空军基地两个发射场的设施和服务，其中火箭测试主要由火箭承包商负责，发射场操作和测控通过与NASA及美国军方签署长期发射场设施租赁和测控服务合同实现。美国军方免费或以直接成本价为民用发射任务提供发射测控以及后勤保障等服务。

NASA和军方以较为低廉的价格将位于范登堡和肯尼迪航天中心的发射工位出租给SpaceX公司进行发射。例如，猎鹰-9、“猎鹰重型”火箭发射的LC-39A工位是在土星-5（Saturn-5）的发射工位上简单改造而成的，租赁能够为SpaceX公司节省大量的研制和建设经费。

此外NASA还提供了研发设备与试验场地。SpaceX公司的多项研制试验得到了以NASA为代表的政府的大力支持，其以非常低廉的价格租赁整流罩分离试验所需要的真空分离试验室。此外，NASA允许SpaceX公司使用测试台开展热试车试验。

SpaceX公司从NASA租赁了LC-39A发射工位，从空军租赁了SLC-40、SLC-13（后改造为LZ-1和LZ-2）、SLC-4E发射工位，并建设了商用的博卡奇卡发射场（Boca Chica）和火箭开发与测试设施。

从发射工位的管理角度看，SpaceX公司需要与NASA和美国军方协商明确的使用方式，并签订租赁合同，使用过程中需要符合各项管理规定并接受相关单位的评审；具体任务中，SpaceX公司在合规的情况下具有一定的管理自主权。

2 俄罗斯发射场情况

基本情况

俄罗斯拥有现役发射场4个。所有发射场都属于政府公共设施，并且均能进行轨道发射。除了本国拥有的发射场以外，俄罗斯还长期租用哈萨克斯坦共和国境内的拜科努尔航天发射场。目前，俄罗斯大多数航天发射由拜科努尔航天发射场完成。

主要发射场运营模式

俄罗斯大多数的航天任务是从拜科努尔航天发射场发射，并正在建设新的东方航天发射场，以降低对拜科努尔航天发射场的依赖，未来东方航天发射场将作为俄罗斯航天的主要发射场。

（1）政府租赁

根据目前的情况，拜科努尔发射场的维护和修复工作一直由俄罗斯方面负责，但在最新的协议中，哈萨克斯坦方面已经表示要对发射场的建设和维护出资。根据俄罗斯与哈萨克斯坦的协议，俄罗斯每年为使用哈萨克斯坦发射场向哈萨克斯坦支付1.15亿美元，其中有5000万美元的现金，6500万美元的物品和服务，租用期至2050年。根据过去的统计数据，每年在哈萨克斯坦发射场进行的发射均在10次以上，因此，每次发射俄罗斯支付给发射场不超过1000万美元。1998年以后拜科努尔发射场由纯军方控制转变为俄罗斯航天局和俄罗斯航天部队共同控制，其中大部分设施由俄罗斯航天局控制，只有一小部分设施如常规支持设施、测控站等由军方控制，俄罗斯航天局支付军方为民用发射提供服务的人工费用。

（2）政府运营

东方航天发射场是俄罗斯正在建设的一个新的发射基地。2017年，俄罗斯出台《2017-2025年航天发射场发展规划》，旨在发展东方航天发射场、拜科努尔发射场和普列谢茨克航天发射场。其中，东方航天发射场是俄罗斯当代首座民用航天发射场，目前已完成一期建设，正在进行二期建设，其中包括修建运载火箭发射设施，项目计划于2022年12月竣工。由于建设过程中遭遇诸多困难，发射场建设工期被严重耽误，原定于2015年底在该发射场进行的首次发射也因此推迟。此外，由于受政府拨款减少、工期延误等因素影响，原定于2018年完成的东方航天发射场首次载人飞行也已推迟至2025年。俄罗斯总统普京于2019年指示，必须按时完成东方航天发射场建设，并于2028年如期在该发射场发射超重型运载火箭。

3 欧洲发射场情况

基本情况

欧洲拥有现役航天发射场3个，均属于政府公共设施，其中法属圭亚那库鲁航天中心（GSC）是唯一拥有轨道发射能力的发射场。

欧洲现役发射场信息

主要发射场运营模式

位于法属圭亚那的欧洲唯一的航天发射中心库鲁航天中心为法国政府所有，由法国宇航局负责日常管理。欧洲航天局接手“阿里安”火箭之后，承担起建设火箭发射地面基础设施的职责。到目前为止，欧洲航天局共为兴建库鲁航天中心有关基础设施投资约20亿欧元。欧洲航天局还拥有完善的测控网，为火箭发射提供测控支持。欧洲航天局通过签署合同委托法国宇航局承担库鲁航天中心和测控网的建设及运营。按照约定，有关库鲁航天中心的固定设施改造经费，由欧洲航天局承担三分之二，法国宇航局承担三分之一。

阿里安空间公司完全是按规范的股份制公司组建的，参与“阿里安”火箭项目的欧洲各国的主要企业大多被吸收入股。欧洲航天局虽然没有直接入股阿里安航天公司，但委托法国宇航局成为阿里安空间公司的最大股东。目前，欧洲的航天工业正在为应对美国SpaceX公司改组阿里安航天公司的股权结构，新成立的空客-赛峰火箭公司有望控制阿里安航天公司70%以上的股份。

空客-赛峰火箭公司与阿里安空间公司签署合同成为“阿里安”火箭生产的总承包商，还与其他欧洲航天公司签署分承包合同，负责在库鲁航天中心交付标准的“阿里安”火箭。阿里安空间公司负责火箭在发射场的测试，还与法国宇航局就使用库鲁发射场和提供发射测控服务签署合同，承担发射任务直接发生的费用。