石豪:长征十一号成功发射捕风卫星——中国航天走向深蓝

 新闻资讯     |      2019-06-07 10:18

【文/ 网专栏作者 石豪】

2019年6月5日12时6分,我国在黄海海域用长征十一号运载火箭,将捕风一号A/B星和五颗商业卫星顺利送入预定轨道。

从这一天起,中国拥有了海上发射卫星的能力,中国航天第一次在蔚蓝的大海中构建发射阵地。

我们为什么需要海射?海射对中国有什么重大意义?笔者要先从轨道说起。

本文图片由作者收集,下同

低倾角轨道

先来看看世界地图:

世界地图 | 原图: 国家测绘地理信息局

从北纬23.5度到南纬23.5度,在笔者着重标示的南北回归线之间,有着大量的亚非拉发展中国家,同时也覆盖了大部分海上丝绸之路沿线国家。

这些低纬度国家对于环境灾害预防、国土资源监测等典型卫星应用,有着迫切的需求。

但对于传统的太阳同步轨道遥感卫星,地面轨迹的形状是这样的:

太阳同步轨道遥感卫星地面轨迹示意图

单颗卫星每天只能经过低纬度国家一两次,完成国土全覆盖需要多天,如果为了获取更及时的遥感数据,就必然要采用多颗卫星组网运行。

遗憾的是,这些发展中国家目前的经济实力普遍不足以支撑这样的星座。

换个思路,如果打一颗轨道倾角很小,甚至0度倾角的卫星,运行在赤道正上方,就像下图中蓝绿色的轨道:

0度倾角卫星(蓝绿色)与太阳同步轨道卫星(黄色)对比图

配合侧摆一定角度的相机,卫星星下点每绕赤道一周,理论上我们就能为低纬度国家成一次像,国土覆盖从几天一次变为一天几次,效率倍增。

侧摆成像示意图

但低纬度国家依然无法负担。

不是贫穷限制了他们的想象力,而是物理定律。

根据航天动力学知识,发射场的纬度就是卫星在不变轨情况下能进入的最低倾角角度。

如果有读者朋友不太理解,炎炎夏日,不妨买一个正球形的西瓜来,瓜柄是北极,瓜脐是南极,随便在瓜表面找一个点当发射场,试着用刀切出一个既通过“发射场”,又通过西瓜球心的切面来,还要尽可能贴近西瓜的“赤道面”。

这种球型的西瓜就不错

我们国家目前有四大发射基地:酒泉、太原、西昌、文昌。

中国航天发射场布局图 | 图片来源: 央广网

就算是纬度最低的文昌,也是北纬19度左右,从这个纬度变轨到0度倾角,依然需要大于1000米每秒的速度增量。

要么用火箭/上面级变轨,要么用卫星自己变轨,无论哪个方案,都很浪费钱。

这样,把火箭拉到更低的纬度发射,就成为了更好的选择。

火箭残骸落区

落区对中国航天而言,一直是个问题。

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