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[科普中国]-奥德赛海上发射平台

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“奥德赛”海上发射平台是由“海上发射”(Sea Launch)公司——由美国、俄罗斯、乌克兰和挪威4个国家联合参股组建的公司经营。“海上发射”公司创办于1995年,首次发射活动于1999年3月27日进行的,一枚装载了测使用有效载荷的“天顶号”运载火箭成功地进行了实验发射。1

结构特点

20 世纪末期,俄罗斯、美国、挪威、乌克兰 4 国签署协议成立了“海上发射”国际股份公司,建造了奥德赛海上航天运载器发射平台和总装/指挥控制船,利用俄罗斯研制的天顶-3SL运载火箭提供商业卫星的发射服务。“海上发射”公司的海上航天发射系统主要由奥德赛海上浮动发射平台、总装与指挥控制船、携带航天器的天顶-3SL 运载火箭组成。

a)奥德赛浮动式海上发射平台。奥德赛发射平台重 31 000 t,长 133 m, 宽 67 m, 从船底到直升机平台的高度 58 m、总高 80 m。发射平台从母港向发射海域航行时排水量 17 400 t,吃水深度7.5 m。 为减小重型运载火箭在发射时的摇摆幅度, 提高稳定性,在抵达发射地点后,还要向发射平台的桩腿内泵水,使其吃水深度达到 21.5 m,发射平台的排水量增加到 46 000 t,航速12 节,平台上共有 60 多位工作人员。

b)总装与指挥控制船。浮动式总装与指挥控制船是一艘特别设计的舰船,它在海港内时可以作为一座浮动火箭装配工厂使用,担负运载火箭的总装,除此以外,还担负射前准备和发射指挥中心职能。船上安装有相应的系统及设备,在船上进行天顶号运载火箭各级的组装和综合调试,完成星箭对接,完成燃料和气体加注等工作。该船长为 200 m,宽约 32.3 m,排水量超过 34 000 t,航速 19.6 节,续航距离为 33 336 km,能搭载240 人,并为他们提供居住空间和休闲设施。发射人员可以在发射前撤离发射平台。

c) 天顶-3SL 运载火箭。 天顶-3SL 运载火箭由乌克兰生产的天顶-2 两级运载火箭和俄罗斯能源航天公司研制的助推段DM 级共同组成的 3 级火箭, DM 级用于将卫星加力推入预定轨道。考虑到海上发射的特点,对火箭的各别系统和舱段做了改进。总装与指挥控制船负责火箭第 1 级、第 2 级的飞行控制;而助推段 DM 级的飞行控制由远离发射点几千公里外的俄罗斯飞行控制中心负责。装上 DM 级和有效载荷后,火箭的发射质量为 470 t,总长 60 m。第 1 级火箭长 32.9 m,直径 3.9 m;第2 级火箭长 10.4 m, 直径 3.9 m; 第 3 级火箭 ( DM 级)长 4.9 m,直径 3.7 m。有效载荷整流罩长 11.39 m,直径 4.15 m。2

海上发射场位于太平洋圣诞岛附近、西经 154°的赤道水域。 1999 年 10 月,“海上发射”公司在该发射场,从奥德赛浮动式发射平台上用天顶-3SL 运载火箭将 1 颗重约 3.5 t 的电视通信卫星成功地送入指定地球轨道。这是新型海上发射系统的首次商业发射。

发射平台移动到太平洋中心赤道上的发射地点需要11天到12天的时间。到达发射地点以后,发射平台便稳定在发射深度,并转向一个特定的方向以使风力和波浪的影响减到最小。倒数计时、发射、遥感勘测和跟踪都是由“海上发射”公司的指挥中心的发射控制中心里由讲英语和讲俄语的人员组成的小组负责的。在发射前的27小时,火箭从它的存储环境保护支架中移出,并在发射台上自动竖起。发射工作人员将在燃料填充前转移到其他船上。

起飞前约 5 h,火箭自动控制程序开始启动。 1 h 之后,开始自动加注燃料。加注前,发射平台上的大部分工作人员分批沿便桥转移到总装与指挥控制船上。而后总装与指挥控制船撤离至距发射平台 5 km 左右海域。发射前约 3 h,发射平台上的全部人员一般只剩下 10~12 人, 这部分人员乘直升机转移到总装与指挥控制船上。在这之后,发射平台转由总装与指挥控制船上的控制中心遥控,点火前 17 min,起竖装置从火箭外围撤下,并移至库房,库房大门和棚顶随即关闭。从第 1 次实施海上发射航天运载器至今,“海上发射”公司已经完成了数十次海上发射任务,证明了海上发射航天运载器系统是独具优势、竞争力和创新性的航天发射系统。3

使用情况

在2007年1月30日的一次发射失败事故中,发射平台受损,但发射活动在2008年1月恢复。

2013年2月1日,海射公司使用“天顶”3SL运载火箭发射“国际通信卫星”27失败。发射过程为:

1.世界标准时间2013年2月1日6时55分59秒,“天顶”3SL火箭从“奥德赛”海上平台点火发射;发射前火箭按程序进行测试,所有系统及发射状态符合要求;

2.火箭飞行11.4秒时,箭上飞行控制系统探测到“天顶”3SL箭体的滚转超出预先设定的界限值,火箭随即自动做出响应,启动箭上推力终止程序;

3.火箭飞行20秒时,“天顶”3SL火箭的第一级主发动机RD-171M停止工作;

4.火箭飞行40秒时,所有遥测信号丢失;

5. 遥测信号丢失大约5秒钟后,“ 天顶”3SL火箭连同“国际通信卫星”27坠入距“奥德赛”发射平台约4千米的太平洋海域。

此次事故中没有人员伤亡,“奥德赛”发射平台和承担测控任务的装配指挥船没受到影响。事故发生后,海射公司的监控直升机在相应水域进行了搜寻,没有找到与此次事故有关的可回收物体。

3月5日,海射公司公布了本次发射事故的初步调查结果:此次发射失败缘于火箭第一级RD-171M发动机推力矢量控制系统伺服机构的液压油源发生故障。该矢量控制系统由乌克兰南方机械制造科研生产联合体研制和生产,用于控制“天顶”3SL火箭第一级发动机喷管摆动,从而控制火箭的飞行方向。“天顶”3SL火箭在第一级工作期间,其飞行姿态通过一级发动机4个喷管的摆动实现控制,每个喷管可双向摆动±6.3°,火箭的姿控系统通过液压伺服机构实现喷管摆动并控制摆动的角度。由于伺服机构的液压油源出现故障,导致不能按程序控制第一级发动机喷管摆动到所需方向,致使火箭在起飞后无法控制,偏离了航线,最终“天顶”3SL火箭连同其携带的商业通信卫星坠入太平洋海域。

目前,“天顶”3SL火箭故障调查尚未结束,海射公司及参与调查的各机构均未透露进一步的消息,包括液压油源发生故障的原因,故障调查仍在进行之中。4

公司简介

海上发射公司(Sea Launch)是一个提供飞船发射服务的国际公司,它利用一个移动海上平台,在赤道水域利用专门改进的天顶-3SL运载火箭发射商业有效载荷。至2008年9月,海上发射公司进行的29次发射中,有两次失败,另外还有一次也只取得部分成功。

海基发射系统可以让火箭在地球表面上的最佳位置点火,比起陆基发射系统来,能明显地增加有效载荷并减小发射成本。目前海上发射公司所有己发射的商用载荷均为要进入地球同步转移轨道的通信卫星。海上发射公司进行发射前,发射架及箭体(包括有效载荷)在加利福尼亚州长滩港口的装配指挥船(Sea Launch Commander)上装配,完成后转移到能自航的“奥德赛”号发射平台(Ocean Odyssey)上,然后与担任指挥中心的装配指挥船一道,驶往太平洋赤道附近海域 0°N 154°W / 0°N 154°W / 0; -154进行发射。

海上发射公司成立于1995年,由来自美国、俄罗斯、乌克兰和挪威的四家公司共同投资,并在1999年3月发射了首枚火箭。它主要由波音公司管理,其它股东共同运营。海上发射公司是目前世界上唯一提供海基发射服务的公司,但海上发射的构想却不止一个。1964年至1988年间,意大利罗马大学(Sapienza University of Rome)和美国航空航天局(NASA)从位于肯尼亚海岸的“圣马可“固定平台上发射过多枚航天器。1998年7月7日,在巴比伦支海域附近,一枚由“新莫斯高夫斯克”号潜艇发射的“静海”号(Shtil')运载火箭将两枚通信卫星送入轨道,它们由柏林工业大学为德国航天局制造。4

任务分工