航天中心的選址、組成特點、設施和業務

航天中心是用於發射太空飛行器(諸如衛星、空間探測器、空間站等)的中心,以及隨後在整個任務過程中監測其操作的中心。以下各節將概述航天中心,特別討論航天中心正確的選址考慮、航天中心的主要組成,以及一些主要的國際航天中心的特點、設施和業務的簡要說明。

選址的考慮

航天中心位置的選擇主要取決於安全考慮、可達性、地質穩定性、基礎設施和經濟因素。發射安全是一個主要考慮因素。優選的位置是沙漠或冰原、沿海地區和島嶼。這麼選擇是由於所期望的航天中心必須遠離人口密集區,以充分減輕發射期間出現事故的嚴重後果。上述類型的位置的優點和缺點如下:沙漠和冰原處於極端溫度環境,雖然是令人不舒適的工作環境,但是在這些位置找到衛星的可回收部分是很容易的。中國的酒泉衛星發射中心就是一個例子,位於離北京1600km的沙漠位置。島嶼和沿海地區都具有廣闊的開闊區域,這是從安全角度考慮的主要要求,但是這些位置的相關問題是具有高濕度、熱帶昆蟲和劇烈氣旋現象。大量的航天發射中心位於沿海地區,例如在法屬圭亞那庫魯的圭亞那航天中心和在印度斯里哈里科塔(Sriharikota)的薩蒂什·達萬(Satish Dhawan)航天中心、日本的種子島(Tanegashima) 航天中心和卡納維拉爾角(Cape Canaveral)的肯尼迪(John F.Kennedy)航天中心都位於島上。

通過空中和海上路線的良好可達性是另一個重要的考慮。這需要在航天中心位置有足夠的人力資源和物流基礎設施。但在孤立偏遠地區缺乏這種資源,因此將需要大量投資來建立牠們。在使空間發射中心免受由地震引起的地震衝擊方面,地質穩定性是另一個重要的選擇標準。

還必須考慮最終決定可能盈利的經濟因素。從靠近赤道的航天中心發射,例如法屬圭亞那的庫魯航天中心(北緯5°14'),藉助於地球旋轉,允許給定的火箭發射相對較重的衛星。相比的對象是從位於遠離赤道位置的另一個發射中心使用同一火箭進行的有效載荷發射能力,例如位於卡納維拉爾角的肯尼迪太空中心(北緯28°30')或中國的西昌衛星發射中心(北緯27°58')。換句話說,當用給定的火箭發射給定的衛星有效載荷時,靠近赤道的發射中心將允許衛星攜帶更多的燃料,從而延長其操作壽命。

航天中心的組成部分

航天中心基本上需要技術中心、發射複合體和控制中心的服務。技術中心是對運載火箭及其有效載荷的不同部分進行組裝和測試,然後準備發射的地方。它配備了所需的儀器和複雜的計算機系統,用於組裝和評估任務。然後運載火箭被配置為在發射複合體處發射,隨後啟動倒計時操作,包括填充燃料箱及對其加壓。最後,在火箭發動機最終點火之前,接著進行同步的檢查程式。發射臺有兩大類:固定式和移動式。

對於固定式的發射臺,發射運載火箭在同一地點進行集成、檢查和發射。在這種情況下,運載火箭裝配集成和測試所需的基礎設施必須在不同時間移動到發射臺和從發射臺移出,從而允許在不同高度處接近火箭。基礎設施是移動塔的形式,平台配備了所需的儀器。這種發射臺的優點是設計簡單,但缺點是在一年中只能進行有限數量的發射,通常為五或六次。

移動式發射臺允許同時進行兩項活動,一項是運載火箭的組裝與集成,另一項是運載火箭的最終發射準備。這幾乎使得一年中可執行的發射數量加倍。當太空飛行器從發射場成功發射之後,控制中心對運載火箭進行監測,隨後在整個任務壽命期間對有效載荷進行監測。這是藉助于跟蹤、遙測和指令(Tracking,Telemetry and Command,TT&C)站網路的幫助下 完成的。跟蹤、遙測和指令站在第4章第4.7節中討論。

主要的航天中心

本節概述位於世界不同地區的主要航天發射中心,涵蓋所有主要國家和負責其運行和維護的空間機構。涵蓋的航天中心主要有:

  • (1)美國卡納維拉爾角的約翰·F·肯尼迪航天中心;
  • (2)哈薩克斯坦的拜科努爾航天發射場;
  • (3)法屬圭亞那庫魯的圭亞那航天中心;
  • (4)俄羅斯的尤里·加加林宇航員培訓中心;
  • (5)中國的西昌衛星發射中心;
  • (6)中國的酒泉衛星發射中心;
  • (7)日本的內之浦航天中心:
  • (8)日本的種子島航天中心;
  • (9)德國航空航天中心;
  • (10)印度斯里哈里科塔的薩蒂什·達萬航天中心。