12月27日20時45分，長征五號遙三運載火箭（即該型火箭生產(chǎn)序列中的第三枚）在中國文昌航天發(fā)射場點火升空，成功將重達8噸實踐二十號衛(wèi)星準確送入預(yù)定軌道，發(fā)射飛行試驗任務(wù)取得圓滿成功。2016年11月3日，長征五號作為中國現(xiàn)役運載能力最高的運載火箭面世，填補了中國在重型運載火箭上的空白，受到了人們極大的關(guān)注，因其直徑超過了5米，被人們稱為“胖五”。然而在2017年7月2日的第二次發(fā)射中，“胖五”卻在發(fā)動機上出了問題，未能將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，由此陷入沉寂，直到這次發(fā)射，才得以再次證明自己的實力。長征五號作為中國首型直徑超過五米的火箭，被人們稱為“胖五”
在祝賀長征五號發(fā)生成功的同時，我想也有很多人注意到，長征五號的三次發(fā)射任務(wù)都定在了文昌衛(wèi)星發(fā)射中心，而不是我們更熟悉的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，亦或是西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，這里面有什么原因？緯度因素對航天發(fā)射的影響
航天發(fā)射作為人們探索宇宙的一種科學活動，和天體運動等宇宙物理規(guī)律有著密切的關(guān)系，其中最重要的概念就是宇宙速度，即環(huán)繞地球的第一宇宙速度，脫離地球引力的第二宇宙速度和脫離太陽系引力的第三宇宙速度。目前大多數(shù)航天活動都在地球引力范圍內(nèi)，因此我們將重點放在7.9km/s的第一宇宙速度上，即航天器的速度達到7.9km/s，就不會因地球的引力而被吸回地面，而成為地球的一顆衛(wèi)星。我們知道，地球共有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩種運動形態(tài)，公轉(zhuǎn)的速度為107000公里／小時，轉(zhuǎn)化成秒速為29.8km/s。地球自轉(zhuǎn)的速度分為角速度和線速度，角速度是指地球在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度，除了南北兩個極點，地球上任何一個地方的角速度都是15度/小時；線速度是指地表上一點相對于地軸運動的速度，線速度大小由赤道地區(qū)的465m/s向兩極遞減。不同緯度地區(qū)1小時的角速度和線速度
于是，航天專家充分利用地球自轉(zhuǎn)的線速度為航天發(fā)射提供額外動力。如果我們將航天發(fā)射場選在赤道地區(qū)，并且按照地球自轉(zhuǎn)的方向自西向東發(fā)射，就能利用地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的465m/s的線速度。這就意味著，航天器要想達到7.9km/s的第一宇宙速度，只需要達到7.5km/s就夠了，因為剩下的0.4km/s可以由地球提供，同時也意味著運載火箭可以攜帶攜帶更重的衛(wèi)星或者更少的燃料。而我國現(xiàn)役的酒泉、太原、西昌、文昌四大衛(wèi)星發(fā)射中心，上世紀60年代建設(shè)的酒泉和太原兩大發(fā)射中心都在40°N左右的中緯度地區(qū)；80年代建設(shè)的西昌發(fā)射中心的緯度稍低，位于28.2°N；而2014年建成使用的文昌發(fā)射中心，位于19.36°N的低緯度地區(qū)，相比其他三地，緯度優(yōu)勢非常明顯。例如載人航天系列的火箭發(fā)射選在了更成熟的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，難度更高的探月工程則選在了西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，未來的空間站、探月工程、火星探測等更加艱巨的航天任務(wù)更適合在文昌進行。
此外，長征五號作為中國自主設(shè)計建造的第一款重型運載火箭，相比較美俄這樣的航天強國，在重型火箭的運載能力和大推力火箭發(fā)動機技術(shù)上仍然有一些差距，例如長征五號的最大載重為25噸，美國的土星五號則有驚人的119噸。因此，將長征五號的發(fā)射任務(wù)定在緯度最低，發(fā)射難度較低的文昌，可以提高長征五號的發(fā)射成功率， 為中國的重型運載火箭的開發(fā)和使用積累經(jīng)驗。
和中國文昌衛(wèi)星發(fā)射中心一樣，世界上其他航天強國的衛(wèi)星發(fā)射中心也盡量選擇在低緯度地區(qū)。例如美國，肯尼迪航天中心位于佛羅里達州東海岸28°N的海島上，約翰遜航天中心位于休斯頓南部的墨西哥灣沿岸地區(qū)，前兩年大出風頭的SpaceX（太空探索技術(shù)公司），將特斯拉汽車送入太空的獵鷹火箭也是在靠近墨西哥邊境的南部海岸發(fā)射場發(fā)射。位于中高緯度的歐洲，則利用他們殖民歷史，將航天發(fā)射中心放在海外屬地或曾經(jīng)的殖民地上。例如歐洲航天發(fā)射中心，被放在了南美洲的法屬圭亞那，其緯度僅有4.9°，是世界上緯度最低的大型航天發(fā)射中心。
而處在高緯度的俄羅斯卻沒有歐洲那么好命。在蘇聯(lián)時期，蘇聯(lián)人也知道緯度對于航天發(fā)射的重要性，于是在1955年將第一個衛(wèi)星發(fā)射中心建在了哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾（45°N），在這里，蘇聯(lián)人發(fā)射了世界上第一個人造衛(wèi)星，完成了人類第一次載人航天。然而，1991年蘇聯(lián)解體，拜科努爾成了別國的發(fā)射場，俄羅斯無奈之下只能將原來用作發(fā)射核導(dǎo)彈的緯度高達63°的普列謝茨克發(fā)射場改造成衛(wèi)星發(fā)射中心。由于緯度的限制，普列謝茨克發(fā)射場并不適合用來發(fā)射小傾角衛(wèi)星和地球同步軌道衛(wèi)星。
緯度不夠，推力來湊的蘇聯(lián)N1登月運載火箭
海陸位置對航天發(fā)射的影響
火箭最初是作用一種軍事武器出現(xiàn)，一個國家的運載火箭技術(shù)往往能反映其導(dǎo)彈技術(shù)相掛鉤。我國在上世紀開啟運載火箭研究工作后，處于保密的需要將航天發(fā)射中心定在了深處內(nèi)陸的酒泉，在這里，中國成功發(fā)射了第一枚地對地導(dǎo)彈，第一枚核導(dǎo)彈和第一顆人造衛(wèi)星。酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
進入新世紀后，隨著綜合國力的提高和軍事力量的成熟，中國再也不用“躲”在荒漠戈壁里研究火箭技術(shù)，而可以根據(jù)航天任務(wù)的要求，建設(shè)更適合航天發(fā)射的文昌衛(wèi)星發(fā)射中心。一方面，沿海的文昌衛(wèi)星發(fā)射中心更利于運載火箭的運輸。一般情況下，火箭的建造和組裝卻分布在全國各地的不同單位，因此在發(fā)射前需要將火箭從全國各地組裝運送至發(fā)射場，而長征五號這種直徑超過五米的重型火箭，選擇海運是最方便和最安全的方式。從天津裝船上路的長征五號
另一方面，在沿海地區(qū)發(fā)射運載火箭，可以減少對地面人物財產(chǎn)造成的損害。火箭作為人類制造的最復(fù)雜的運載工具，誰都無法保證100%發(fā)射成功，而火箭發(fā)射一旦發(fā)生重大失敗，無異于一顆失控的導(dǎo)彈。因此，選在沿海地區(qū)，尤其是東海岸（發(fā)射方向大都自西向東）可以有效降低火箭發(fā)射失利對地面造成的損害。1986年美國挑戰(zhàn)者號航天飛機發(fā)射后73秒在空中爆炸，7名航天員遇難
當然，一個好的衛(wèi)星發(fā)射中心，除了緯度和海陸位置之外，還要考量政治、經(jīng)濟、地質(zhì)、氣候等各種因素，中國歷次航天發(fā)射任務(wù)選在何處發(fā)射都有嚴謹?shù)牧鞒毯涂茖W的考證。中國第一個火箭發(fā)射場竟然在安徽
酒泉雖然是中國第一個衛(wèi)星發(fā)射中心，但酒泉最初的定位是發(fā)射導(dǎo)彈，火箭發(fā)射任務(wù)則在安徽廣德的一個山坳里秘密進行。1960年2月19日上海南匯老港，中國成功發(fā)射了第一枚實驗型探空火箭“T-7M”號，走出了探索太空的第一步，隨后在安徽省廣德縣誓節(jié)鎮(zhèn)的一片荒蕪人煙的山坳里，中國建立了第一個火箭發(fā)射場，即上海航天局603基地，并將火箭發(fā)射試驗從上海搬遷至603基地開展。在這里，中國第一代航天人先后進行了30多次各種類型和用途的探空火箭發(fā)射試驗，為后來中國第一個人造衛(wèi)星的成功發(fā)射積累了寶貴的經(jīng)驗。
1966年，隨著酒泉發(fā)射場的愈加完善和國內(nèi)局勢的變化，火箭發(fā)射任務(wù)逐漸從603基地轉(zhuǎn)移至酒泉。多年以后，廣德縣誓節(jié)鎮(zhèn)的這片山坳里，只剩了一座發(fā)射架和部分房屋，成為見證中國航天精神的縮影。
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