技经观察 | 海上发射平台浅析
2019年6月5日12时06分，我国在黄海海域使用长征十一号运载火箭（CZ-11WEY号）成功进行了“一箭七星”海上发射技术试验。这是我国首次在海上进行的航天发射，填补了我国运载火箭海上发射的空白，为我国快速进入太空提供了新的发射方式。
一、海上发射平台发展简述
海上发射是基于船舶、海工平台等海上平台，在海域发射点开展的火箭发射方式，可分为固定式海上发射平台和移动式海上发射平台。
（一）固定式海上发射平台
世界上第一个固定式海上发射平台是意大利罗马大学在非洲东部肯尼亚东海岸4.8千米处建造的圣马科发射平台。该项目始于1962年意大利罗马大学与NASA签订的关于圣马科项目的合作协议，并于1966年完成建设。该平台是距赤道最近的一个航天发射场，同时也是世界上唯一一个海上固定发射平台。由于该平台纬度较低，火箭在执行赤道发射任务时,无需进行较大的轨道修正,大幅提升了火箭发射的可靠性。
圣马科发射平台由发射平台、控制平台和陆上集结营地三部分组成，并配备有“侦察兵”火箭发射架、探空火箭发射架、总装测试房、自毁指令发射系统等设施和设备，可使用柴油发电机和海底电缆供电。该平台最初用于发射美国研制的“侦察兵”运载火箭，为美国发射“探险者”号轨道探测器、空间电火箭试验卫星和军用秘密卫星。同时，该发射场也为欧洲国家发射用于科学探测试验的卫星。
圣马科发射平台从1966年建成到1988年退役共执行了27次火箭发射任务，成功验证了多项海上火箭发射试验，对相关技术的发展及海上发射公司有深远意义。
（二）移动式海上发射平台
全球第一个移动式海上发射平台是由美国波音公司、俄罗斯能源火箭公司、挪威阿克公司和乌克兰KB Yuzhnoye/PO Yuzhmash公司组建的海上发射公司于1995年建造的“奥德赛”号海上发射平台。“奥德赛”由海上移动石油勘探和钻井平台改造而成，执行发射任务时，需由拖轮拖曳至指定发射地点。该平台使用乌克兰定制的 “天顶-3SL”火箭执行发射任务，可在赤道附近将6吨有效载荷至地球同步转移轨道。
从1999年首次发射至今，“奥德赛”已执行36次火箭发射任务，其中有3次发射失败和1次发射异常。在2007年1月30日执行荷兰NSS-8通信卫星发射任务时，火箭在发射后发生爆炸，导致发射平台严重损坏。此次事故的巨额维修费用致使公司于2009年破产。公司在2010年重组后，乌克兰不再参与该项目，美国波音公司和挪威阿克公司削减股份至各占2.5%，俄罗斯能源火箭集团占股95%。2015年12月，受俄乌关系的影响，乌克兰不再提供天顶系列运载火箭，海上发射公司也退出历史舞台。
二、海上发射平台的优势
采用海上发射技术可使运载火箭具备多种优势，能进一步提升运载火箭的发射服务能力。
（一）任务适应性强，经济性好
据统计，未来10年全球卫星发射数量或将超过8000颗，这将对火箭发射能力提出更高要求。目前，大部分陆基发射场纬度较高，导致火箭在发射过程中需要消耗大量能量进行相应的轨道机动，且轨道高度越低，消耗的能量就越多，运载火箭和航天器动力系统的能力损失就越大。因此，火箭如能利用海上发射平台从低纬度地区发射，可减少火箭机动，并能提高火箭对中高倾角发射任务的兼容能力，增强火箭的任务适应性。此外，从低纬度地区发射还可以有效利用地球自转速度提升火箭发射初速度，从而进一步提升火箭运载能力，提升火箭的适应性和经济性。
（二）突破航落区限制，增强任务安全性
随着经济和社会的不断发展，火箭发射频率的不断增加，陆基发射场的航落区问题正逐渐凸显。现有陆基发射场运营过程中，航区、落区要避开人口与经济密集区，这导致部分发射任务受到限制，同时也对人民生产、生活产生一定影响。如在执行神舟十一号载人飞船发射任务时，我国民航客机为了防止火箭在飞行过程中抛弃的助推器、整流罩等部件对民航客机构成的安全影响，规划出了一条从内蒙古西部到山东江苏交界黄海之滨的巨大通道，这对民航的正常运行产生了一定影响。
而采用海上发射模式，可通过灵活选择发射点，最大限度地将航区、落区分布在无人海域，有效避免火箭残骸对地面人员、财产等造成的风险，从而大幅提高发射安全性。
（三）增强应急发射能力
我国此次海上发射任务使用了长征十一号运载火箭，其拥有发射灵活、响应迅速等特点，能以较低成本执行小型载荷的“一箭多星”任务。该火箭使用固体燃料，基本可实现随时发射，能满足战时和灾害时的应急需求。此外，陆基发射场一旦遇到恶劣天气就只能推迟发射，并需要妥善保护火箭免受恶劣天气影响。而海上发射平台具备可移动的特性，使其在受到特殊因素制约时，可灵活转移至其它地点发射，或者可将发射平台转移至就近的港口妥善保护。
三、海上发射平台的劣势
（一）发射能力有限
运载火箭的发射对于地面系统有很高的要求。如液体燃料火箭对空气湿度、含盐度、发射系统稳定性等有较高要求，且火箭发动机在发射前需要多轮测试，因此海上发射平台不能满足该类火箭的发射要求。此外，海上发射平台的载荷有限，其仅能发射小型火箭和固体燃料火箭，不能发射大型火箭。这很大程度限制了海上发射的应用范围。
（二）安全性要求高，保障设备有限
移动式海上发射平台有更高的安全性要求，平台一旦出现爆炸事故，影响几乎是致命的。如2007年海上发射公司发射任务中的爆炸事故，直接导致公司破产。此外，相比陆基平台，海上发射平台的电缆、线缆以及通信网络、气象监控等设备有限，且缺少部分应急保障设备，这对平台设施、设备安全、人员操作安全提出更高的要求，增加了海上发射平台的安全隐患。
四、我国发展海上发射平台的影响及意义
此次长征十一号火箭在海上平台的成功发射，探索了我国新的海上发射管理模式、验证了我国航天海上发射能力。在此基础上，中国航天科技集团有限公司和山东省将在2019年内启动实施“中国东方航天港”项目，拟在山东省海阳市打造我国首个海上发射母港，推动海上发射高频化、常态化、系统化。同时，通过开展海上发射技术试验，实施运载火箭海上发射试验任务，将牵引带动海上发射技术的发展，突破海上发射关键技术，为长征八号运载火箭等可重复运载火箭的海上回收和航天领域的技术发展奠定基础。
相信未来，海上发射平台技术的不断进步将进一步解决海上发射面临的相关难题，为我国提供更多的发射选择，并将在满足国内需求的同时，为“一带一路”国家和国际发射需求提供帮助，助力中国航天强国建设！
作者简介：
张嘉毅，国务院发展研究中心国际技术经济研究所 研究三室 助理研究员
张宇麒，国务院发展研究中心国际技术经济研究所 研究三室 助理研究员