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歙县梦缘

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日志

 
 

卫星航天发射基地的区位因素和返回地的选择条件  

2014-04-28 20:26:19|  分类: 教学研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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卫星航天发射基地的区位因素和返回地的选择条件

一.卫星航天发射基地的区位因素和返回地的选择条件

(1)发射基地

航天发射基地的建设区位

1、纬度:纬度越低,地球自转线速度越大;

2、方向:向东发射,可获得较大的初始速度,充分利用地球自转的惯性,节省燃料;

3、气象条件:阴天少,雷雨天气少,云少,云离地表高,风速小;

4.地势平坦开阔,地质结构稳定

5、国防条件:建于山区、沙漠地区;

其中影响卫星和飞船发射的最关键和最直接的因素是——气象因素

(2)返回地点

①人烟稀少的地区

②地势开阔平坦的草原地区,水面少,便于发现目标和营救的地区或者在海洋上

③距离发射场、控制中心位置适中,有利于监控、抢救等工作展开

发射基地的区位因素:(从安全保障、地理位置、气象水文条件、交通、监测等方面进行分析)

(1)人烟稀少,有建立禁区的可能。(2)地势平坦开阔,地质结构稳定,避开地层断裂带和地震区。(3)良好的气象条件,晴天多,雷雨少,风速和低。影响卫星和飞船发射的最关键和最直接因素是——气象因素。(4)良好的,主要用于发射台及相关设备的。

返回地的选择:为了便于搜救,返回地多选择在人烟稀少,地势开阔平坦的草原地区。

三.我国的四大卫星发射基地

(一) 酒泉:地处甘肃酒泉东北的戈壁滩边缘,被称为“戈壁之光”。主要承担各种近地卫星和科学试验卫星(飞船)的发射任务。

  我国最终选定了酒泉卫星发射中心作为中国载人航天发射场场址。之所以做出这样的选择,是因为酒泉卫星发射中心具有如下得天独厚的条件:

自然条件:

1、位于40°.6N,99.9°E,地处我国甘肃酒泉市东北部的戈壁腹地,海拔约1000m,面积约2800平方公里,地势平坦开阔。发射场区为戈壁滩,航区200公里以内基本为无人区,600公里以内没有人口密集的城镇和重要交通干线,航区安全有保证。发射场区占地面积广,地势开阔,完全满足待发段和上升段航天要求,也是先进的天地往返运输系统最理想的发射和回收着陆场,而且具有很大的发展空间。

2、属于温带沙漠性气候,深居内陆,全年干旱少雨,光照时间长,年均气温8.5°C,相对湿度为35%~55%。场区气候条件干燥少雨,雷电日少,容易满足发射条件。

社会经济条件:

1、酒泉,矿产种类繁多。工业门类齐全—我国古代飞天艺术的故乡,新中国石油工业的摇篮,现代航天工业的诞生地和发源地,贯穿欧亚大陆桥的交通要冲。

2、已建场30年,拥有雄厚的物质基础,生活设施基本齐全,技术保障。测控通信,铁路运输,发配电等配套设施完善。

3、交通便利,通讯发达。场区内已建有大型机场,既可以满足航天器使用飞机快速运输的要求,又可作为参试人员往返乘降飞机的场所。

4可以充分利用西起喀什、东至福建闽西,距离数千公里,并已基本形成的陆上航天测控网。

(二) 西昌:地处四川西南部,被称为“彝海明珠”,是我国发射地球静止轨道卫星的理想“窗口”。

   当尘埃落定时,西昌幸运地独占鳌头。距西昌市区60公里左右的一条叫做松林的幽深峡谷从此横空出世,成为共和国的第二个卫星发射中心。

   西昌能过五关斩六将地成为惟一胜出者,与这方土地所具备的优越条件密切相关:

   第一是海拔高、纬度低。发射场地处东经102度,北纬28.2度,平均海拔1500米。而我们知道,卫星轨道倾角与发射场的纬度关系十分重大,纬度越低,离赤道越近,就既可以充分利用地球自转的离心力,又可缩短从地面到卫星轨道的距离,从而节省火箭燃料,增加火箭的有效负载。此外,还可避免一系列火箭研制上复杂的技术问题,简化制造过程。同时还能够满足将来发射大、小倾角卫星的要求,也有利于卫星和火箭部件的回收。

   第二是地形隐蔽。西昌地处大凉山腹地,与其它几个候选之地相比,这也是得天独厚的,那些终年云雾弥漫的崇山峻岭仿佛是西昌的一方方屏障,挡住了外界探索的目光和脚步。

 第三是气候。西昌素有小春城之称,它的气候丝毫不逊色于四季如春的昆明。西昌的气候属亚热带高原季风气候,常年平均气温17摄氏度,是中国年气温变化最小的地区之一。更重要的是,西昌地区雨旱两季分明,每年只有6月至9月为雨季,且多半是夜雨和午后阵雨,其余月份为旱季,晴天多达320天,几乎没有雾日。每个初到西昌的人往往都惊讶于头顶的那片蓝天为何能像刚刚清洗过一样纤尘不染,而这如洗的碧空也恰恰大大地增加了卫星的年试验周期和允许发射的时间。

 第四是西昌水源丰富,能满足发射中心的大量用水。

 第五是交通。距发射场50公里处是西昌飞机场,发射场距离成昆铁路和川滇公路都不远,加之东面的金沙江航道还可以水路通宜宾、重庆直至上海,这些条件极利于运输所需物资和卫星、火箭产品。

 天时加地利,西昌终于从古老的彝族州首府深化为当代航天城。

 几十年后的今天,卫星发射中心早已声名鹊起,为西昌争得了航天城和中国休斯顿这样的美名。

 (三) 太原:位于黄土高原,具有发射极地轨道卫星的良好地理条件,能满足多射向、多轨道、远射程的卫星发射要求。

    (四)海南航天基地(待建)

    中国航天事业要持续持续发展,就必然研发大推力火箭,而这个大推力火箭必然以海南为基地。众多科学家都曾指出,在海南建新的航天发射中心有许多优势。我们第三小组的成员共同合作查找资料并分析得出以下结论:

   第一.海南是我国纬度最低的距离赤道最近的一个省份,距离赤道越近、纬度越低,发射卫星所需要的能耗就越低,速度也越快。在海南发射地球同步卫星比在西昌发射火箭的运载能力可提高10%——15%,卫星所消耗的燃料可节约约100公斤,卫星寿命可延长2年以上。

   第二,交通方便。发射基地选在海南,火箭可以通过水陆运输,火箭的大小就不受限制。

  第三,安全性能好,发射地海南文昌,航区与落区安全性好,射向1000公里范围内为无人居住的海洋,这会大幅降低发射后未燃尽残骸造成意外的几率,这也是在海南建设航天发射基地的独特优势。

“神州”五号载人飞船发射地区是我国酒泉,其选择该地的原因是气候干旱,大气的透明度好。

“神州”五号载人飞船在升空过程中所穿过大气温度变化是:降———升———降———升的过程。

“神州”五号载人飞船下降到80Km(大气中间层)左右,与大气层产生剧烈摩擦,外表变成一团火球,周围产生等离子体,形成电磁屏障,进入“黑障区”,致使地面与飞船失去联系,天文上把这种现象称为“流星”。

“神舟”一、二、三、四号飞船的发射时间选择在夜间,主要是因为飞船升空后光学仪器易于跟踪测控。而“神州”五号载人飞船的发射时间选择在白天,主要是保证降落时也在白天,便于在紧急状态下航天员逃生和进行地面搜救。

“神州”五号载人飞船的主着陆场选择在内蒙古中部的原因是,该地区为沙质草原,地势平坦,视野开阔,人烟稀少。

四.国外的发射基地

(一)库鲁航天基地的研究小组(法国建在南美圭亚那的库鲁航天发射中心)

     库鲁发射场 也称圭亚那航天中心,建于1971年,是目前法国唯一的航天发射场,是国际上公认的理想的发射场。我们小组从地形、气候、交通三个方面来分析其区位优势。

 1、地形   发射场位于法属圭亚那中部的库鲁地区,在沿大西洋海岸的一片狭长草原上。纬度位置为北纬5°。地处赤道附近,地势平坦开阔,地质坚实,并且所在区域人烟稀少。

 2、气候   法属圭亚那属热带雨林气候,平均气温27℃。因赤道低压带控制,盛行上升气流,以至全年高温多雨,年降水量为2000~3000毫米。所以当地温度高,湿度大,温差变化不大。

 3、交通 发射场位于法属圭亚那中部的库鲁地区,与大西洋相邻,无铁路但有便捷的水运、海运运输,以便运载火箭各级分离后坠落不致危及生命财产的安全和方便能源供应。

 结论:

(1)发射场要求地质坚实,有较好的安全条件,又要求地势平坦开阔;           

(2)发射场应有方便的交通条件,但又应远离人口稠密的地区;

(3)发射场应处在温差变化不大,又要有丰富的水源,且应尽量靠近赤道的低纬度地区

(二)拜科努尔航天基地(前苏联建在哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射中心)

1、地理位置:拜科努尔航天发射基地位于北纬46度、东经63度的哈萨克斯坦半沙漠地区

2、交通:以陆路交通为主,铁路长约1.5万KM,公路长14万KM,交通便利有铁路干线与中亚铁路相连。

3、科技:境内有著名院校哈萨克国立大学,哈萨克工学院,哈萨克农业大学,哈萨克国家管理学院提供科技支持。

总结

一.建立发射场,首先,要有可靠的安全保障.需要建在人烟稀少的地域,有建立禁区的可能,以但运载火箭各级分离后坠落不致危及生命财产的安全.如拜科努尔发射场位于哈萨克斯坦的半沙漠地带,东西长80千米,南北宽30千米,发射场区幅员辽阔,人烟稀少,是内陆发射的最佳场所.

二.其次,要有有利的地理位置.在地形上要求地势平坦开阔,地质结构稳定坚实,避开地层断裂带和地震区.在纬度位置上要求尽量选择在低纬度地区,最好选择在赤道附近.

三.再次,要有良好的气象及水文条件.发射场通常选择在雷雨少,温度小,风速弱,温差变化低的地方.影响卫星发射和飞船发射的最直接,最关键因素是气象条件.还需要有良好的水质,主要用于发射台及相关设备降温.

四.便利的交通.发射场常建在工业中心和铁路干线,便于大型火箭卫星的运输及回收.如果通过海洋运输可解决大直径火箭内陆铁路运输的难题,以利于我国未来发展火箭及大型航天器的要求.

五.最后,还要有最佳的监测系统.既要考虑监测系统的布局,又要照顾绵延几千千米的空中和地上监测站的设点.如美国的卡纳维拉尔角发射场,运载火箭航区沿东南方伸向大西洋,航程可达8000千米,还可延伸到印度洋,航程延长到12000千米。各跟踪和观测台站设在大西洋上的大马哈岛,达特克岛,安提瓜岛的阿森松岛上,与测量站相比,可减少海浪对测量精度的影响,具有较好的发射观测环境。

酒泉卫星发射中心

 酒泉卫星发射中心是科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试验基地之一,是中国创建最早、规模最大的综合型导弹、卫星发射中心,也是中国唯一的载人航天发射场。

 酒泉卫星发射中心位于中国西北部内蒙古阿拉善旗与甘肃省酒泉市之间,海拔1000米,始建于1958年10月,占地面积约2800平方公里。该地区地势平坦,人烟稀少,属内陆及沙漠性气候,年平均气温8.7摄氏度,相对湿度为35%-55%,常年干燥少雨,春秋两季较短,冬夏两季较长,一年四季多晴天,云量小,日照时间长,生活环境艰苦,但可为航天发射提供良好的自然环境条件。每年约有300天可进行发射试验。

 在载人航天飞行任务中,酒泉卫星发射中心主要承担发射场区的组织指挥,实施火箭的测试、加注、发射,逃逸塔测试,整流罩测试,人船箭地联合检查,船箭塔对接和整体转运,提供发射场区的气象、计量和技术勤务保障,并在紧急情况下组织实施待发段航天员撤离及逃逸救生。

太原卫星发射中心

  太原卫星发射中心位于山西省太原市西北的高原地区,地处温带,海拔1500米左右,与芦芽山风景区毗邻,是中国试验卫星、应用卫星和运载火箭发射试验基地之一。发射中心拥有火箭和卫星测试厂房、设备处理间、发射操作设施、飞行跟踪及安全控制设施。太原卫星发射中心具备了多射向、多轨道、远射程和高精度测量的能力,担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务。发射中心始建于1967年。这里冬长无夏,春秋相连,无霜期只有90天,全年平均气温5℃。

 1968年12月18日,中国自己设计制造的第一枚中程运载火箭发射成功。1988年9月7日和1990年9月3日,该中心用长征4号运载火箭成功地将中国第一颗和第二颗“风云”1号气象卫星送入太阳同步轨道。此外,它还进行过一系列运载火箭试验。

 1997年12月8日,该中心第一次执行国际商业发射,成功地将美国摩托罗拉公司制造的两颗铱星送入预定轨道。1999年5月10日,该中心用长征4号乙运载火箭成功地将风云一号气象卫星和实践五号科学实验卫星送入轨道高度为870公里的太阳同步轨道。这是该中心连续第七次成功地以一箭双星方式进行的航天发射。

西昌卫星发射中心

 西昌卫星发射中心始建于1970年,它是以主要承担地球同步轨道卫星的发射任务的航天发射基地,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。西昌卫星发射中心位于四川省凉山彝族自治州境内,中心总部设在四川省西昌市,卫星发射场位于西昌市西北65公里处的大凉山峡谷腹地。自1984年成功发射第一颗试验通讯卫星以来,截至2003年底,已先后成功组织了34次国内外卫星发射。1986年,西昌卫星发射场正式对外开放。该地区属亚热带气候,全年平均气温为摄氏16度,全年地面风力柔和适度。这里每年10月至次年5月是最佳发射季节。发射中心于1983年建成,1984年以来发射过中国第一颗试验通信卫星、实用通信广播卫星及实用通信卫星,1990年又将美国制造的“亚洲1号”通信卫星送入地球同步转移轨道。2004年4月,“试验卫星一号”和“纳星一号”在西昌卫星发射中心顺利升空,是这个中心首次发射太阳同步轨道卫星,标志着这个中心的航天发射能力有了进一步提高,可以进行多射向、多轨道卫星的发射。截至2004年4月,中心拥有两个自成系统的发射工位,可以发射不同类型的长征运载火箭,既能将大吨位的卫星送入同步转移轨道,也能将小卫星送入太阳同步轨道。 2009年4月15日,成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。 这颗卫星的成功发射,对于北斗卫星导航系统建设具有十分重要的意义。

文昌卫星发射中心

文昌卫星发射中心(拟建)位于海南省海南文昌市龙楼镇星光村的一片西瓜地,纬度约为19°30”,毗邻大海,不仅具有良好的海上运输条件,而且火箭航区和残骸落区安全性好。建设新发射场,是为了适应我国航天事业可持续发展战略,满足新一代无毒、无污染运载火箭和新型航天器发射任务需求。新发射场建成后,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。

在海南建设发射场,可利用纬度低的优势,提高地球同步轨道卫星运载能力,延长卫星使用寿命,效费比高。有利于优化我国航天发射场布局,提高我国航天发射综合能力,促进国际合作和扩大对外航天发射服务,推动当地基础设施建设,带动旅游等区域产业发展。

 海南文昌卫星发射中心,预计将建设航天发射港、太空主题公园、火箭组装厂、火箭发射基地、指挥中心等,面积达40平方千米

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