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火箭发射场为什么建在海边?

2015-05-14

科普童话·百科探秘 2015年4期
关键词:变轨离心力初速度

2009年9月,中国在海南省的文昌市开始建设首个滨海卫星发射中心。在历时五年的建设之后,这一项目已基本竣(jùn)工。中国新一代的大型运载火箭“长征五号”,已计划在2015年在这个发射中心首次发射升空。而这个发射中心还将在我国未来的载人探月工程中发挥重要作用。2017年,月球探测器“嫦娥五号”也将从这里出发,前往月球探险。

为什么要选海边做火箭发射场呢?这里可有不少科学依据呢!

首先,卫星想要“上天”,所需要的速度很高。民航飞机的飞行速度一般在 300 米/秒,战斗机的速度可达 700 米 /秒,而卫星升空时的速度要达到 7500 米/秒以上。这就需要火箭产生巨大的推进力。因此,火箭的载重量只有起飞质量的 1%~2%,其他绝大部分都是燃料的质量。

我们都知道,地球在自转时,会产生一个离心力。这个离心力虽然人感觉不到,但对火箭来说却很有用。它可以帮助火箭在发射时产生一个初速度。当发射点在赤道上时,这个初速度最大,可以达到465米/秒。而海南岛是中国境内纬度最低、距离赤道最近的地区。在这里发射卫星的话,就可以尽量利用地球自转的离心力,最大限度地节约火箭燃料的消耗,争取用更少的燃料达到更高的速度。

另外,火箭将卫星送入太空后,卫星还需要在宇宙里改变自己的速度和方向,调整自己的位置,转移到地球的静止轨道上来。这个叫做卫星的变轨任务。而如果在靠近赤道的低纬度地区发射的话,卫星距离静止轨道的误差会减小,变轨也会更方便。可以减少卫星的能量消耗,延长它们的运行寿命。

目前,国际上公认最理想的火箭发射场是设在南美洲法属圭(guī)亚那的库鲁发射场,其纬度为南纬 5°。欧洲航天局的“阿里安”火箭就是在这里发射的。据中国科学家测算,在海南发射的火箭,比在四川的西昌发射中心发射的火箭在运载能力上可提高10%~15%,卫星寿命可延长 2 年以上。

此外,平时我们在陆地上发射火箭,需要用火车将火箭的部件运到发射场。受铁路运输能力的限制,这些部件的大小不能超过直径3.5米。这就造成中国无法发射运载量更大的火箭。而现在将发射地选在海南,火箭可以坐船从海上到达发射场,就把这个问题解决了。

最后,火箭上天之后,随着推进器的分离,会产生一部分残骸(hái)。为了防止它们砸到人和房子,火箭发射场必须选在无人居住的地区。现在从海南岛上发射火箭,射向1000公里范围内都是茫茫大海。即使火箭和卫星产生了残骸,也都会掉进海中。这就彻底消除了发生意外事故的隐患。

所以说,把火箭发射场建在海南岛上是很“科学”的。值得一提的是,这里还将建成一个世界级的航天主题公园。到时候,我们可以到这里来亲身体验、学习各种航天知识。一定非常好玩!

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