火箭如何選擇發射場和發射方式？_風聞

任何一種運載工具都需要停靠和出發的地方。汽車需要車庫/車位，輪船需要母港/碼頭，飛機需要機場/跑道。作為航天時代的運載工具，火箭也需要自己的發射場，按照需求有不同的發射方式。

中國文昌航天發射場（圖源：央廣軍事）

實際上，運載火箭發射面臨的問題遠遠多於傳統運載工具。它需要特殊的推進劑，例如液氧、四氧化二氮、煤油、液氫、液態甲烷、聯胺等，不同推進劑對加註環境和儲備條件要求的嚴苛程度截然不同；火箭的發射要求快速達到指定軌道，尤其是對於軌道傾角有特殊要求的任務（例如0度傾角的地球靜止軌道，98度左右傾角的太陽同步軌道），因而有的要盡力利用地球自轉慣性（順行軌道），有的卻要盡力克服（大傾角逆行軌道）；火箭一般是多級的，這也意味着它的發射伴隨着殘骸的脱落，大部分殘骸的高度低、速度低，是一定會“砸”回地球的，砸中花花草草怎麼辦？等等。

因而，選擇火箭的發射場和發射方式，至關重要。也沒有任何一個發射場和一種發射方式是完美的，一些航天大國甚至需要建設多個發射場。它們的選擇邏輯如下。

1.內陸發射場

建立在陸地上的發射場佔地空間大、戰略縱深充足、國防軍事安全可以保證、配套設施規模大且完善、交通條件和支援措施豐富，優點非常多，毫無疑問是航天發展初期的重要選擇。例如，蘇聯的拜科努爾發射場位於中亞地區的哈薩克斯坦，中國的酒泉、太原和西昌三大衞星發射中心都在內陸。

拜科努爾的“加加林起點”發射平台，是世界最早的載人航天發射平台（圖源：NASA）

按照不同航天任務的發射需求，內陸發射場的選址也有所不同。

絕大部分航天任務都要求順行軌道（傾角在0-90度，自西向東），尤其是高軌的地球靜止軌道，因而發射場緯度越低、能夠利用到的地球自西向東慣性速度越多。比如在赤道上的地球自轉速度約為466米每秒，到了30度緯度就只有403米每秒，到了60度就只有233米每秒了，同一任務對火箭推進劑的需求差別可以達到15%的級別。因而，我國傳統三大發射場中最南邊的西昌，成為北斗、通訊衞星、嫦娥探月等高軌任務的核心基地。

對於要求逆行軌道（傾角90度以上，自東向西）和極地軌道（傾角90度）的任務，反而需要克服地球自轉或者對其不敏感，這就有必要往更高緯度建。因而蘇聯的普列謝茨克、中國的太原，都是專門發射這類任務的。

普列謝茨克已經接近北極圈，這裏適合發射太陽同步軌道和極地軌道。這裏因而發射了人類最多的軍用載荷，總髮射次數接近2000次

對於有特殊需求的載人航天類任務，為了保證航天員/宇航員的絕對安全，往往要求支援配置極其豐富的發射場，例如技術服務、測試演練、發射平台、後勤保障、通信測量、氣象台、航天員區域、交通運輸、指揮中心等多個區域，還要配合全球的測控通信網、再入返回着陸場要位於本國境內，總體要求極高。蘇聯的拜科努爾，中國的酒泉，美國的肯尼迪中心和卡納維拉爾角空軍基地，世界範圍內僅有這些可以實現載人任務的發射場。

2.濱海發射場

濱海發射場依然處在陸地上，不過已經至少一面臨海。因為處在內陸中心的發射場有個天大的缺點：殘骸落區問題，在不可回收火箭是主流的過去和今天，這是根本無法避免的問題。蘇聯的拜科努爾、普列謝茨克發射場，中國的酒泉、太原和西昌發射場，都有這個問題。

卡納維拉爾角和不遠處的肯尼迪空間中心，緊鄰廣袤的大西洋（圖源：NASA）

為此，濱海發射場的優勢明顯。例如，美國本土由於地理位置和軍事實力的優勢，幾乎所有的發射場都是濱海的。白沙導彈靶場距離太平洋和墨西哥灣都不遠，肯尼迪中心和卡納維拉爾角建在大西洋西海岸，範德堡空軍基地靠近太平洋東海岸。因而，肯尼迪中心和卡納維拉爾角一般是順行軌道任務、殘骸掉大西洋，範德堡空軍基地則相反、殘骸掉太平洋。歐洲的法屬圭亞那發射場也是得天獨厚，建在大西洋西海岸。日本的種子島發射場在日本南端，遠離本土，四面環海，亦是如此原因。

中國四大火箭發射場位置圖

這也是中國第四個火箭發射基地選擇海南文昌的重要原因：1.緯度更低，更大限度利用地球自轉慣性；2.幾乎四面環海，東、西、南向都不存在殘骸落區問題。此外，還有兩個重要原因：3.新一代火箭，尤其是推進劑系統需要嶄新的配套設施，需要新建，傳統的發射場配套很難更新；4.“胖五”（長征五號）這類火箭太“胖”（芯級最大直徑5米），沒法經過傳統鐵路運輸抵達三大發射場，經由“遠望21”和“遠望22”航天運輸船海上運輸就不存在這些問題。

3.特殊發射場和特殊發射方式

在有絕對核心優勢的陸地和濱海發射場之外，還有一些特殊應用和需求背景的發射場。

3.1天基發射場

這種發射任務説起來很簡單：從太空中發射。

航天飛機從定位上講也可以叫做“天基發射場”。一方面，宇航員可以直接利用機械臂拋出去“發射”航天器；另一方面，它把航天器運送到環繞地球軌道後，這些航天器也可以自帶一個強力的上面級，上面級推動這些航天器直接從近地軌道“發射”，前往更高的軌道甚至深空探測任務。

上面級在本質上而言，也是一種火箭。

伽利略木星探測器發射是由航天飛機和上面級接力完成（圖源：NASA）

例如，大名鼎鼎的伽利略號火星探測器就是1998年時被亞特蘭蒂斯號航天飛機送入近地軌道、隨後“慣性上面級（Inertial Upper Stage）”把它送入了前往木星的軌道。麥哲倫（金星）、尤利西斯（太陽）、錢德拉（太空望遠鏡）等眾多知名深空探測任務，都是這種“天基發射”出發的。

而更廣泛的定義來看，空間站就是個大型的“發射平台”，而且發射方式很簡單：機械臂扔出去即可。一般情況下，貨運飛船可以打包運送很多有效載荷前往，宇航員們在調試完畢後，即可實現一次“發射”任務，已經不需要火箭參與。

例如，國際空間站經常發射小衞星，天宮二號空間實驗室任務期間也釋放了伴飛衞星。等到2022年我國天宮空間站建成後，從那裏“發射”衞星也會是常態。

3.2 海上發射場

既然濱海發射有這麼大優勢，那為什麼不在大洋中間建立一個發射場？尤其是選擇赤道附近區域豈不是更好？

中國首次海上火箭發射（圖源：央視新聞）

這就是海上發射場和海上發射火箭。一方面，可以選擇建立在小島的軍事基地上（美國）；另一方面，則可以建立移動的海上平台，俄羅斯、歐洲、中國都有這種海上平台。中國在2019年，剛剛利用長征十一號火箭完成了本國首次海上發射。

不過海上移動平台有自身的缺點：它不可能做到特別大和多功能，一般僅能發射中小型火箭。

3.3 空基發射場

顧名思義，這種方式就是把火箭放到大型飛機上、拋下去、點火、發射、入軌，它已經沒有“發射場”的意義了。但它的意義也是非常明顯的，比如為火箭節省了推進劑需求、機動能力極強、幾乎完全不受任何戰略戰術威脅、完全沒有任何殘骸落區問題（飛到海上）、反應速度快、發射頻率高等。

飛馬座火箭空基發射（圖源：Orbital ATK）

它的缺點在於飛機畢竟也是有能力上限的，不可能運送大中型火箭，也基本不可能運送液體燃料火箭，因而僅能運送一些小型的固體燃料火箭。這種“發射場”和空基發射方式，更多作為技術上戰略儲備，以備不時之需，目前僅有美國的飛馬座空基發射火箭服役。

3.4 水下“發射場”

這種已經很難被叫做“發射場”了，它其實更像是對戰略核潛艇和潛射戰略導彈的技術測試。根據公開的信息，也僅有美國和蘇聯利用彈道導彈戰略核潛艇進行過此類發射測試，安全性和隱蔽性自然不用解釋，但顯然不可能發射大型載荷，更多作為戰略儲備存在。

總體上，這些特殊發射更多作為現有技術的戰略儲備和補充，它們共同豐富了一個國家的運載火箭發射體系，甚至開創了新的發射方式。

對於一個航天大國而言，以上提到的各種發射場和發射方式，答案顯然是：

“小孩子才講性價比，這些我都要！”

（本文圖片均為公共版權或註明來源）

（本文是航天系列科普24講第5篇，全部文章將在一年內更新完畢，敬請期待！）