主办:中国力学学会
科普新闻
科普交流平台
科普传播专家团队科普工作委员会力学博客力学科普微信公众号力学园地力学与实践Q&A
向东和靠近赤道发射火箭有何好处?
日期:2016-06-27 】【打印 关闭

 地球自西向东

  几乎所有的火箭发射都是自西向东发射,原因不难理解,因为地球是自西向东转的。毫无疑问,地球表面的所有物体均沿着纬线的方向随着地球自西向东转动,由于这个原因,火箭在地面未发射之前,火箭就已经具有了一个和地球自转速度相同的并且是向东的速度。如果火箭的发射方向是向东,那么它就可以利用这个本来就有的速度使自身迅速加速。这就是为什么,几乎所有火箭都是向东发射的原因。

SpaceX公司的猎鹰9号火箭在201497日发射卫星到地球同步转移轨道时,使用慢速摄影拍摄的发射轨迹

      然而,我们知道,地球表面各处的线速度是不同的,南北极点的线速度最小,维度越低线速度越大,赤道的纬度等于零,所以赤道的线速度最大。这就类似于一把转动的雨伞,伞的顶部相当于北极,转动时,线速度最小,而伞尖就相当于地球的赤道。雨伞转动时,雨滴会先从伞尖而不是伞的顶部飞出去,因为伞尖的线速度最大。对于地球来说,赤道上的线速度最大,为每秒456米,如果在赤道发射火箭,则是最节省燃料的。那么,能节省到什么程度呢?咱们可以通过一组数据来对比一下:

库鲁航天发射场是法国目前唯一的航天发射场,也是欧空局开展航天活动的主要场所,位于南美东北部,为法国海外最大的省份法属圭亚那

       法国的库鲁航天发射场纬度只有5.23度,如果一枚火箭是在法国的库鲁航天发射场发射,它的地球同步转移轨道运载能力要比在哈萨克斯坦的 Baikonur发射基地发射要高出 20%,因为哈萨克斯坦的这个发射基地的纬度是北纬46度。假如发射基地是纬度更高的地方,比如说北纬70度,那它的运载能力比起在库鲁航天发射场发射时要减少一半。

中国海南文昌卫星发射中心位于北纬1936分,虽然它还不算很靠近赤道,但是目前来说它是我国最靠近赤道的发射场

减少调轨燃料

  地球同步轨道卫星的特点是,它们位于地球赤道的正上空,所以,低纬度发射场的另一个好处是,如果发射的是地球同步轨道卫星,那么在赤道发射将会使得卫星一开始就具有正确的轨道倾角,直接就进入正确的轨道平面。相反,如果是在高纬度地区发射这样的地球同步卫星,那就要求卫星携带额外的推进剂,以便在太空实施空间机动,从而改变轨道平面使最终的轨道面与赤道面重合。

地球同步轨道卫星的轨道平面与赤道平面重合

文昌卫星发射中心有海运便捷优势

  北京大学地空学院教授焦维新曾说过:“大推力火箭是建造空间站的首要前提,也是人类重返月球、登陆火星的必要条件。”然而,大推力火箭的直径都很大,对于内陆的3个发射场来说,运送大型火箭一直是个老大难的问题,当直径超过3.5米时,火箭就难以通过火车运输。而长征五号系列运载火箭的直径为5米,运抵内陆3个发射场比较困难。而文昌卫星发射中心位于海南靠近海岸的地方,且有良好的港口,可以停泊运送大型火箭的船只。可以预见,未来的中国人登月还有火星探测器发射等,都将从文昌卫星发射中心发射。

长征5号火箭,其近地轨道运载能力大约为25吨,同步转移轨道运载能力大约为14

无须担心火箭残骸

  内陆发射场一个难以避免的安全隐患是,发射火箭时,残骸一般坠落在发射点以东1000公里内,容易掉落到有人地区带来伤亡或者财产上的损失。而文昌卫星发射中心的另一个好处是,它的东面是茫茫大海,即使有残骸坠落,也大可不必担心安全问题,它砸中船只的可能性是微乎其微的。

201508月,火箭发射时,火箭残骸坠落农户家中,直接把房子砸穿

       既然低纬度的发射场有那么多好处,为什么我国一开始不把发射基地建在海南岛呢?这主要是跟历史原因有关系,上世纪冷战时期,国际形势复杂,而我国那时实力有限,面临着美国、台湾等地区的危险,把重要的发射基地建在海南显然是一件十分不妥的事,因此,只好把发射基地建在内陆深山老林里。而现在,国际安全形式大为好转,最主要的是,我国已经不怕任何威胁了。

 

 

上一条:为什么长征七号运载火箭备受瞩目?下一条:我们为应对地震做了哪些科学工作?

京ICP备05039218号 , 审核日期:2005-07-07

联系地址:北京市北四环西路15号

E-mail: office@cstam.org.cn

力学科普微信号 

扫描关注

 

或搜索

lxkp_cstam