2025年8月9日0时31分,我国太原卫星发射中心在山东日照附近海域使用捷龙三号运载火箭,成功将吉利星座04组11颗卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

                为什么要海上发射
       我国最早的海上发射火箭还要追溯到2019年6月5日12时06分,我国在黄海海域使用“长征”11号运载火箭(CZ-11WEY号)成功完成“一箭七星”海上发射技术试验。标志着我国成为世界上第三个掌握海射技术的国家。“长征”11海上发射为我国快速进入太空提供了新的发射方式。   

      火箭发射需要在特定的发射场进行,海上发射也不例外。我们熟知的陆地火箭发射场有酒泉、西昌和太原卫星发射中心,以及在2016年建成并投入使用的海南文昌卫星发射中心。这些卫星发射中心都地处人烟稀少的地区,发射中心厂区内具有相对完善的基础设施,包括吊装测试厂房、发射平台、通信测控中心、公路/铁路转运交通,以及生活基础设施等。  

       海上发射火箭与陆上发射相比,具有高能、高效和安全三大特点。

      高能,是指提高火箭的运载能力。火箭发射需要消耗巨大的能量,以满足离开地表的速度需求。这一速度就是我们常说的第一宇宙速度。选择从低纬度位置发射火箭,可以借助地球自转的初始速度,从而减少火箭自身携带的燃料。具体来说,赤道上的地球自转速度为460米/秒,杭州所在的北纬30°位置,速度为403米/秒,而在南北纬60°,该速度下降到233米/秒。我国最北的酒泉和最南端的文昌两个发射场,发射质量相同的载荷,对火箭运载能力的要求差距高达15%。

      因此,探索海上火箭发射技术,就是为了摆脱发射场地建设对陆地的需求,让火箭发射可以在任何所需的纬度进行,以此获得最大的经济效益。        

      高效,是指提升发射各种特殊轨道任务的效率。众所周知,不同任务的卫星,其所在轨道也不一样:地球同步轨道是运行周期和地球自转周期相等的顺行轨道;地球静止轨道是倾角为0°的圆形地球同步轨道,从地球上看,轨道上的某颗卫星,它是静止不动的,是通信卫星常用轨道;太阳同步轨道是轨道面转动角速度与地球公转的平均角速度一致时的轨道,卫星轨道与太阳相对位置保持不变;此外还有临界倾角轨道、闪电轨道、极地轨道等。

      不同轨道的任务,需要使用不同载荷能力的火箭,从最佳的经纬度发射,才能获得最大效能。海上火箭发射平台的机动灵活性将会使这种需求成为可能。

        目前,全球航天发射需求量大,对发射轨道的需求也十分多样。据统计,未来10年中国商业小卫星发射需求约1700颗,其他国家商业小卫星发射需求约6200颗,不同倾角卫星并存。海上发射的特点是“广域、机动”,未来可在中国东部和南部海域选择发射点,满足各种倾角卫星的发射需求。

      安全,主要指提升了火箭发射时,助推器、第一级、整流罩等分离体坠落时的安全性。对内陆发射而言,落区安全是发射任务设计中必须考虑的重要因素。落区的选择不仅影响和制约发射轨道设计,还可能由于落区选择问题而降低火箭运载能力;而且在实际发射中,还需要对火箭助推器、一级和整流罩等分离体的实际落区进行人口疏散,确保不发生安全问题。

      以在酒泉卫星发射中心发射的载人航天长2F火箭为例,其从发射场升空后一路向东,将穿越内蒙古、宁夏、山西、河北、山东等省份,其中,除长2F火箭的第一级会坠落在沙漠戈壁地带外,第二级和整流罩都有可能坠落在陕西山西的农田村庄。而设计师们在设计发射轨道时就必须考虑到这点,确保落物不会掉落在人口稠密地区。

火箭发射由陆到海

       2016年11月神舟11号发射时,上述省份内的相关地区甚至还对民航航班进行了短时间的临时管制,以确保火箭发射时的坠落物不会砸中空中的飞机,虽然这种概率极低。

        因此,在海上发射火箭时,火箭落区可选择范围很大,发射轨道的设计更加方便,同时落区安全性也可大幅提升。

                 国外海上发射场       

     海上火箭发射构想从提出至今已经有近60年的时间。1964年至1988年,意大利罗马大学和美国NASA在位于肯尼亚海岸的“圣马科”固定平台上发射过多枚火箭。这个海上平台面积约3000平方米,与海上石油钻井平台相似,矩形的钢铁发射台台柱完全固定在汪洋大海的大陆架上。

      “圣马科”发射场是全球离赤道最近的,也是全球唯一的海上固定发射场。该平台最初用于发射美国研制的“侦察兵”运载火箭,“探险者”号轨道探测器、“空间电火箭试验”卫星,以及军用秘密卫星等,同时也为欧洲国家发射科学探测与试验方面的卫星。

       如今,最为知名的国际海上发射平台,隶属于海上发射公司。1995年,美国波音公司、挪威阿克公司、乌克兰KB/PO公司和俄罗斯的能源火箭公司共同出资组建了海上发射公司,也是目前世界上唯一提供海基发射服务的公司。该公司的海上发射平台“奥德赛号”,由日本在1983年建成的海上移动石油勘探和钻井平台改造而成。

       该公司第一个验证卫星和第一个商业卫星分别于1999年3月27日、1999年10月9日发射。从首飞开始至2014年,“奥德赛号”平台共承担了36次发射任务,其中32次成功,1次部分成功,3次失败,成功率为88.89%。2014年,由于俄罗斯和乌克兰之间的关系变得紧张,海上发射公司的运行出现了问题,海上发射自此陷入停顿。     

               国海上发射场水平

       目前我国建成了东方航天港作为我国唯一的商业航天海上发射母港,已有5个海上发射平台,具备近海一周双发、远海半月一发的发射能力。2025年1月13日,捷龙三号遥五运载火箭在山东海阳近海海域实现低倾角轨道发射,此次任务是历次任务中有效载荷质量最大的一次,验证了火箭对海上严寒等恶劣自然环境的适应性。

      2025年5月29日,箭元科技的元行者一号验证型火箭进行了国内首次海上飞行回收试验,并取得圆满成功,标志着我国大尺寸不锈钢可复用运载火箭进入工程应用阶段,填补了我国液体火箭海上发射的空白。

      我国首个半固定式火箭海上发射试验平台HOS-1“东方航天港一号”也已在山东海阳正式亮相,该平台主要用于液体火箭一子级系统的全流程试车,可满足大部分中小型火箭设计,实现从“海上试车”到“海上发射”的一体化流程。