世界唯一的海上航天发射场圣马科发射场

　　圣马科发射场位于非洲东部肯尼亚东海岸的恩格瓦纳海湾。距海岸4.8千米,有一个巨大的海上平台,这就是意大利政府委托罗马大学航空与航天研究中心筹建并管理使用的圣马科航天发射场。圣马科发射场处于南纬2.9度,东经40.3度的位置,是距赤道最近的一个航天发射场,同时也是世界上惟一的一个海上发射场。

　　“神圣的象征”

　　海上发射场与陆上发射场不同,海上发射场的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。

　　意大利国家空间项目构想开始于20世纪60年代。1962年研究小组决定在非领海建造发射平台,意大利的国有石油企业得以担此重任,并命名为“神圣的象征”(Saint Mark),这样意大利首个空间项目圣马科(San Marco)也由此得名,该项目最初在1962年NASA与

罗马大学签订关于圣马科项目的合作协议。与NASA合作,其中包括还未与海上基地直接联系的最初阶段。研究小组对圣马科这一命名非常满意,因为Saint Mark 是威尼斯的守护神,同时也寓意着航海人的守护神。

　　60年代中期,意大利在印度洋中建立了第一个民用的移动式赤道发射场——圣马科发射平台(San Marco platform)。它包括两个不同类型的平台。一个起发射台作用,另一个是控制发射的指挥所。圣马科发射场于1966年投入使用,最初用于美国研制的“侦察兵”运载火箭(SCS:Space Communication Satellite)的发射。美国使用“侦察兵”运载火箭主要发射“探险者”号轨道探测器、空间电火箭试验卫星(SERT:Space Electric Rocket Test) 以及军用秘密卫星,同时也为欧洲国家发射一些科学探测和试验方面的卫星,例如,把意大利研制的“圣马科”2号 小型科学探测卫星、“圣马科”6号卫星以及英国的“羚羊号”(Ariel)系列卫星、法国的“法兰西”1号卫星和送入了赤道轨道等。

　　由于是世界上迄今为止惟一一个可以使用的海上发射场,又曾经为美国发射过军用秘密卫星,圣马科发射场也成为一些科幻小说家创作的素材——有人把它描画为美国实施空间作战的基地,有人则把它描写成未来作战打击的目标,还有人把它描绘为风光秀丽的海边小镇。

　　优越的位置

　　圣马科发射场主要由发射平台、控制平台和陆上集结营地组成。发射平台是一个矩形的钢铁海上平台,长91米,宽28米,深4米,重2 500吨,甲板容量5 000吨。为了进一步稳定平台,使其能承受发射时的巨大反冲力,平台备有20个钢制沉箱柱,由一个气压系统使这些沉箱柱扎入海底。发射台平时的供电系统由8台100千瓦的柴油发电机供电,在发射进入倒计时后则由控制系统切换到海底电缆输送电力模式,以确保电力供应的安全可靠。在这个3 000平方米的海上平台上,配备有“侦察兵”火箭发射架、探空火箭发射架、总装测试房、各级运载火箭库房等设施和设备。控制平台也建在海上,由石油钻井平台改建而成,距发射平台920米,平台呈正三角形,每边长40米,由三个支撑架插入海底。控制平台上建有发射控制中心、航天器控制中心、遥测站、雷达和自毁指令发射系统等设备,是整个发射场的神经中枢。陆上集结营地是执行任务时的后勤保障基地,设在与发射场最近的陆地上,发射场需要的物品可通过附近的港口运送到这里。从这里进行赤道轨道航天器的发射,无需进行较大的轨道修正,它是赤道轨道航天器的理想发射场。

　　目前世界上仅有两座航天发射场建在赤道附近,而且都是在境外选址,这就是法国属地库鲁发射场和意大利属地圣马科发射场。

　　航天发射场的选址及硬件要求

　　航天发射场是发射航天器的特定地域,为航天工程重要组成部分。依据航天运输系统的技术特点、规模及以器材、工作人员、航天员安全为核心的控制要求,所选发射场通常应在工业中心和铁路干线附近,周围2～4平方千米范围内无工业建筑,地势平坦;于基本射向两侧±15度,距发射工位60～80千米范围内,视野开阔,交通便利,且少雷暴大风,以便运载火箭各级分离后坠落不致危及生命财产的安全。一年四季满足发射对气象条件要求的时、日多。

　　此外还要考虑能源供应和地理位置的因素。地理位置对于把人造卫星发射到静止轨道尤为重要,因为航天发射场离赤道越近,运载火箭把有效载荷送上这条静止轨道就越容易、越经济。例如法国的“钻石”号火箭在位于北纬31度左右的哈马圭尔发射场发射,能把30千克的有效载荷送入500至1000千米的地球轨道,而从建在南美圭亚那的库鲁发射场发射,因为它地处北纬5度左右,就能把113千克的有效载荷送上同样高度的轨道,把运载能力提高了两倍半。在赤道附近建造航天发射场的优越之处,还在于运载火箭易于把有效载荷发射到其他星球,因为它们的轨道平面几乎完全与地球赤道的平面重合。

　　目前各国的航天发射场基本组成包括:发射区、技术区(含发射控制区)、指挥控制中心、航天测控站、应急救生站、勤务保障和管理部门,以及载人航天器返回着陆场区。

　　发射区是用于航天运输系统射前准备和发射的专用区域。一般发射区至少设置两个发射场地(工位)。主要设施有发射装置(分固定式或活动式)、航天器和运载火箭地下前置设备间、加注、供气、供配电、消防、摄影、监控、废液处理设施和避雷装置等。载人航天器发射中,发射装置增加了航天员进出舱通道和应急撤离设施(高速电梯、逃逸滑道或索道),简化了组装对接和分系统检测工作条件等功能;运载火箭推进剂加注控制与监测等危险操作不再是设置于距发射台数百米的推进剂房内,而是设置于距发射场地数公里之外的发射控制室。

　　技术区是航天器、运载火箭和逃逸救生系统的各舱段、箱段、助推器与火工品,以及各组件运抵发射场后,进行组装、检测等综合技术准备的地域。主要设施有:航天器运输系统(垂直或水平)总装测试厂房、航天器组装测试厂房、特种测量设备检测试验区、发射控制室、航天员与有效载荷技术准备间、设于危险品储存检测与装配区的逃逸救生器装配检测厂房和航天器推进剂加注检测厂房;

　　

航天飞机发射场专建有轨道器着陆机场及处理设施。(1)总装测试厂房用于运载火箭(含助推器)组装检测、载人航天器与运载火箭对接检测、逃逸救生器与载人航天器运载火箭组合体之间对接与检测。厂房内设置两个或多个总装测试工位,储存多枚运载火箭的转载间,大量测试工作间、实验室和会议室,还设有起吊、监控、通信、供配气、消防、有毒有害气体测控、空调通风等设备。由于转载运输状态的不同,所对应的总装测试厂房的规模和设施布局有较大的差异。

　　(2)载人航天器装配测试厂房功能跟总装测试厂房中运载火箭组装检测部分类似。此外,增设了载人航天器气密性检测专用设施,航天员医学监督与医学保障设备间、航天员食品储存检验间和有效载荷设备间。

　　(3)特种测量设备检测试验区用于载人航天器交会对接雷达功能检测与标定、返回舱(轨道器、着陆器)近地测高系统检测与标定。航天员训练、生活区是用于航天员培训和生活管理。建于环境优雅、僻静的地方。区内设置的医学监督与医学保障设备种类齐全,生活娱乐设施配套,便于采用封闭式管理。测量控制、通信、指挥、监测、控制和时间统一勤务及服务管理等枢纽部门一般设置于发射场区的中心地带。

　　辉煌的前景

　　虽然圣马科发射场有它独特的地理位置优势,但由于发射场只能实施小型航天器的发射,在目前赤道轨道以大型应用卫星为主的情况下,圣马科发射场施展才能的机会并不多。然而,从技术上讲,圣马科发射场可以用最经济和最快速的方式把航天器送入赤道轨道,也具备对赤道轨道航天器进行快速打击的能力。从作战角度讲,发射场面积小,容易保护,虽然其移动式的设计并没完全实现,但它应该是可以移动的,更能增加其灵活性和生存能力。在不远的将来,当小型化的航天器成为各国航天领域的发展重点时,圣马科发射场定会大有作为。

　　链接:

　　“侦察兵”运载火箭:美国从1958年10月开始研制的一种四级固体小型运载火箭。有美国国家航空航天局的试验试用型X系列、使用型系列和美国空军的“蓝色侦察兵”系列等近30种型号。

　　“侦察兵”X系列共有13种型号,其中除X-3C和X-SC两种型号为三级运载火箭外,其余均为四级运载火箭。该系列型号的全长最大21.76米,芯级最大直径1.016 米,运载能力在近地轨道时最大为103千克。1960年7月1日首次发射空间探测器失败,截止到1968年4月共计发射40次,其中失败12次。

　　“侦察兵”使用型系列有6种型号,该系列型号全长最大23米,芯级最大直径1.14米,运载能力在近地轨道时最大为180 千克。1965年12月22日首次成功地发射了美国海军军用卫星5号,截止到1994年9月共计发射78次,其中失败4次。

　　“蓝色侦察兵”系列有4种型号,其中除“蓝色侦察兵”1为三级运载火箭外,其余均为四级。该系列型号全长最大22米,芯级最大直径1.01米,最大起飞推力为512 000 牛。1960年9月21日首次发射失败,截止到1966年4月共计发射40次,其中失败9次。