火箭知识概要

汽车、火车、轮船和飞机是人们常见的几种运输工具。自二十世纪50年代以来，运载火箭也成为一种新的运输工具，它为人类插上了强大的“翅膀”，使人类的活动范围由地球表面扩大到宇宙空间。直到现在，火箭仍然是人类探索太空的主要运载工具。

火箭发展简历

在漫长的历史进程中，火箭经历了由古代火箭到现代火箭的发展。

我国是火药的祖先，也是最早使用火箭的国家。据历史记载，我国早在三国时代就开始使用火箭。不过，当时的火箭不是依靠喷气推进的，而是在普通的箭上绑上浇上油脂的柴草和棉麻等易燃物，将其点燃后用弓箭弹射出去。唐末宋初，火药替代了箭头上原来的燃烧物，并开始用于战争。南宋时期，我国出现了用火药制成的起火、流星、地老鼠等烟花爆竹，成为最早依靠喷气推进的古代火箭。元朝和明朝时期，火箭技术在我国进一步发展。明朝茅元仪编著的《武备志》一书记载了30多种火箭的结构和作用，其中包括“一窝蜂”、“火龙出水”、“飞空砂筒”等。14世纪末，明朝的勇士万户还借助火箭进行了人类历史上第一次飞天尝试。古代火箭的工作原理和基本结构，为现代火箭的设计、制造提供了宝贵经验。

二十世纪初，欧美一批科学家对现代火箭技术进行了深入研究，并取得了突破性成果。1903年，星际航行理论奠基人齐奥尔科夫斯基发表了《利用喷气工具研究宇宙空间》的著名论文，推导出著名的齐奥尔科夫斯基火箭公式，从理论上证明，火箭的速度与火箭发动机的喷气速度成正比。他还指出，要达到空间飞行的速度，必须使用多级火箭。1923年，德国科学家奥伯特在其论文《飞向星际空间的火箭》中，创立了火箭的数学理论，提出了关于火箭结构和高空火箭的设想。1926年，美国的罗伯特·戈达德博士成功地发射了人类的第一枚液体火箭。第二次世界大战期间，德国利用火箭技术研制出V-2导弹并用于实战。第二次世界大战结束后，苏联和美国分别在V-2导弹的基础上发展本国的导弹技术，后来又在导弹的基础上发展了各种类型的运载火箭。利用火箭技术，人类进入了太空时代，发射了各类人造卫星、载人飞船、空间站、航天飞机和宇宙探测器。

火箭的概念、原理和分类

火箭是一种依靠火箭发动机喷射工作介质产生的反作用力推动前进的飞行器。

火箭的飞行原理是它借助了物体的反作用力，就像一只充足气体的气球，当我们把它从手中放开后，气球内的气体便顺着气球的气嘴喷出，同时气球向前冲去。因自身携带氧化剂，用不着像飞机那样依靠大气中的氧气，所以火箭可以飞出大气层，在真空条件下飞行。

火箭可按不同的方式进行分类。按组合方式可分为单级火箭、多级火箭；按使用发动机的种类可分为液体火箭、固体火箭、固液混合式火箭、化学能火箭、电火箭、核火箭、激光火箭和太阳能火箭等；按用途可分为生物火箭、气象火箭、地球物理火箭和运载火箭等。目前使用最多的是多级火箭、化学能火箭和运载火箭。

单级火箭只有一级发动机，结构简单，飞行时间短，飞行高度低，是航天技术发展早期使用较多的一种类型，如美国发射第一种载人飞船水星号的红石火箭。

多级火箭是目前使用最多的一种类型。多级火箭发射时，最下面的第一级先点火启动，工作结束后即被抛掉，同时第二级点火，工作完成后再抛掉，依此类推，直到将有效载荷送到预定轨道为止。飞行过程中，随着推进剂的消耗，火箭质量不断减小，速度不断增大。不过，火箭的级数并非越多越好，级数过多会增加系统的复杂程度，最理想的级数是2级至4级。比如，我国的长征二号C和长征二号D就是典型的两级火箭，长征三号、长征四号A、长征三号A为三级火箭。美国用于发射本国第一颗卫星的丘比特C为四级火箭。多级火箭各级采用的发动机既可以全部是液体，也可以全部是固体，还可以既有液体也有固体，如我国发射东方红一号卫星的长征一号火箭就是第一、二级采用的是液体发动机，第三级采用的是固体发动机。

多级火箭的组合方式分为串联、并联和串并联。其中，串联式最为常见，它是将几个单级火箭沿火箭轴线联接起来，如我国的长征二号C、长征二号D、长征三号、长征四号A、长征三号A均为串联式火箭。并联式是将一枚较大的火箭做芯级，在它的周围并排联接多枚称为助推火箭或助推器的小火箭，俗称捆绑式火箭。助推器因早于第一级火箭脱落，所以被称为半级。我国古代历史上发明的神火飞鸦，就是一种原始并联式火箭。现代并联式火箭有美国的航天飞机、欧洲的阿里安5号等。串并联式指芯级火箭不是单级火箭，而是串联的多级火箭。如我国的长征二号E、长征三号B，欧洲的阿里安4号和俄罗斯的联盟号等。

火箭的三大系统

运载火箭是将人造卫星、宇宙飞船、空间站和宇宙探测器等航天器送入太空的运载工具，是人类一切航天活动的基础。它主要包括三大系统：动力系统、结构系统和控制系统。

动力系统即火箭发动机系统，是火箭的动力装置，堪称火箭的心脏。它依靠推进剂在燃烧室内燃烧，形成高温高压燃气，通过喷管高速排出后产生反作用力推动火箭前进。火箭发动机按使用推进剂的类别分为液体火箭发动机、固体火箭发动机、固液混合式火箭发动机三种。

结构系统通常称为箭体结构，它是火箭的躯体，用于连接火箭所有结构部段，使之成为一个整体，具有良好的空气动力外形和飞行性能。

控制系统是火箭的大脑和神经中枢。火箭发射后的级间分离、俯仰偏航、发动机关机与启动、轨道修正和星箭分离等一系列动作，都依靠控制系统完成。

推进剂——发动机的“食粮”

火箭发动机使用的燃料称为推进剂，堪称火箭发动机的“食粮”。

目前，各国研制的运载火箭多使用化学燃料推进剂。化学燃料推进剂可根据物理形态分为液体推进剂和固体推进剂两类，根据性质可分为可贮存推进剂和低温推进剂。可贮存推进剂指在常温下可以长期在火箭推进剂贮箱中贮存的推进剂，如硝酸和煤油等。低温推进剂指在常温下沸点低的推进剂，如液氧、液氢等。

液体推进剂按组成可分为双组元和单组元两种。其中双组元推进剂可分为自燃双组元推进剂和非自燃双组元推进剂。自燃双组元推进剂指像偏二甲肼和四氧化二氮这种相互接触就能自动燃烧的推进剂。

双组元推进剂是现代液体燃料火箭最常用的推进剂，包括燃烧剂和氧化剂。常用的燃烧剂有液氢、煤油、酒精、偏二甲肼、一甲基肼等，常用的氧化剂有液氧、硝酸、过氧化氢和四氧化二氮等。

单组元推进剂是一种单一物质，其中既含有燃烧剂成分，又含有氧化剂成分。它在常温下处于稳定状态，加压、加热后能剧烈分解，产生大量高温气体。由于单组元液体推进剂的性能较低，一般只用作小推力的火箭姿态控制发动机和大推力火箭发动机涡轮泵的辅助动力源。

随着航天技术的发展以及环保和人体健康要求的日益提高，火箭主发动机目前正朝着采用无毒、无污染的液氢、液氧和液氧、煤油推进剂的方向发展。

固体推进剂是固体火箭使用的能源和工质，由燃烧剂、氧化剂、粘合剂、增塑剂、催化剂、降速剂、稳定剂和防老化剂等组成。固体推进剂可按组成分为双基推进剂、复合推进剂和改性双基推进剂等。按质地可分为均质推进剂和异质推进剂。目前，使用较多的复合推进剂，有聚硫橡胶推进剂、聚氨酯推进剂、聚丁二烯推进剂等。

液体火箭发动机

液体火箭发动机是使用液体推进剂的火箭发动机，具有推力大、工作时间长、推力易于调节和控制、易于启动和关机、可多次启动等优点。缺点是，需要推进剂增压输送系统、燃烧室和喷管冷却系统，因而结构复杂；推进剂不能在火箭中长期贮存，发射前操作较为复杂。

液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统和发动机控制系统组成。

推力室是推进剂混合、燃烧并高速喷出产生推力的重要部件，由喷注器、燃烧室和喷管组成。推进剂燃烧时温度极高，极易烧穿燃烧室，因此必须进行冷却。冷却方法通常有再生冷却和内冷却两种。

推进剂供应系统的目的是将推进剂从贮箱输送到推力室，包括涡轮泵、各种导管和活门。推进剂输送方式有两种，一种是挤压式，一种是泵压式。挤压式是利用贮存在高压气瓶内的压缩气体，将推进剂从贮箱内挤压到燃烧室内。由于这种方式将使贮箱承受很大压力，需把贮箱制造得十分坚固，因此不利于减轻火箭的结构重量。泵压式是用涡轮泵将推进剂送入燃烧室。这种方法可使推进剂贮箱的压力大大减轻，减小贮箱的壁厚尺寸，减轻结构重量。

发动机控制系统的作用是控制发动机的启动、点火和关机等程序，控制推进剂的混合比例、推力的大小和方向等。

液体火箭发动机典型的启动和工作程序是：接到点火的指令后，发动机先打开氧化剂和燃烧剂的启动活门，使贮箱内的推进剂在气体的压力下进入涡轮泵；火药启动器通电点火，产生的燃气驱动涡轮泵高速旋转，使泵内的推进剂增压后，一部分进入燃气发生器点火燃烧，生成高温高压燃气，接替火药启动器的工作，驱动涡轮泵以更高的速度转动，将大量的推进剂压入推力室，而另一部分则直接进入推力室；燃烧剂主活门开启，使来自涡轮泵的燃烧剂进入燃烧室的冷却夹层，对燃烧室进行冷却后，由喷注器喷入燃烧室。与此同时，打开氧化剂主活门，使经过涡轮泵加压后的氧化剂直接由喷注器喷入燃烧室。这样，经过增压的燃烧剂和氧化剂在燃烧室内雾化、混合、燃烧，形成高温高压燃气，在喷管内迅速膨胀，最后以每秒几千米的高速喷出，产生巨大的反作用力，推动火箭高速飞行。

以上是发动机的自燃点火方式。对常用的自燃式推进剂来说，它们用不着点火，两者遇到一起就会自动燃烧。对于非自燃的推进剂来说，需要根据具体情况设计专用的点火系统，采用另外两种点火方式：焰火点火和电点火。

固体火箭发动机

顾名思义，固体火箭发动机就是采用固体推进剂的火箭发动机。历史上，以黑色火药为推进剂的原始固体火箭是我国的一个发明。到十五世纪中叶，我国固体火箭发动机制造技术已达到很高水平，戚继光所著《练兵实记》一书中就叙述了固体火箭发动机的制造方法，并对固体推进剂的装填提出明确要求。二十世纪60年代以后，国外固体火箭发动机技术逐步发展成熟，并开始应用于航天领域。如美国二十世纪60年代发展的侦察兵、80年代发展的白羊座、大篷车、飞马座、金牛座、航天飞机固体助推器和日本的M系列火箭等。

与液体火箭发动机相比，固体火箭发动机由于不需推进剂输送系统，推力室无需强制冷却，因此结构简单，没有活门、喷注器、涡轮泵、燃气发生器等部件。由于这个特点，它的可靠性较高，操作简便。另外，固体发动机能够长期贮存。固体火箭发动机的缺点是，比推力较低，工作时间较短，不易调节推力和多次启动。

固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管和点火装置等组成。

固体推进剂常常被制成不同的形状，称为药柱。在推进剂相同的情况下，固体火箭发动机的推力由药柱的燃烧面决定。药柱的燃烧面越大，单位时间产生的燃气量就越多，推力也就越大。燃烧面除了影响推力外，还影响燃烧室的压力以及发动机工作时间的长短。在其它条件不变的情况下，燃烧面大的，燃烧室压力大，工作时间减小，反之，燃烧面小，燃烧室压力小，工作时间增加。根据这些特性，改变固体推进剂药柱的燃烧面就可改变固体火箭发动机的推力，所以固体推进剂药柱经常被加工成星孔型、车轮型、翼柱型、锥柱形、球型等不同形状。

燃烧室是装填推进剂并供其燃烧的组件，也是箭体的一部分。因发动机工作时要承受高温、高压，必须具备较高的强度，所以燃烧室通常采用高强度合金钢、玻璃钢、钛合金等材料制成，并在内壁粘贴一定厚度的绝热层进行保护。

固体火箭发动机的喷管具有将推进剂放出的热能转换成推进用的动能的作用。因为它不像液体发动机那样采用冷却措施，所以一般采用合金钢或玻璃钢等抗高温材料制成，并采用烧蚀等技术进行保护。一台固体火箭发动机可以设计成一个喷管，也可以设计成几个。喷管有固定的，也有可动的。可动喷管可以绕发动机纵轴转动或摆动，实现对发动机推力方向的控制。

点火装置的任务是点燃发动机的固体推进剂药柱。点火装置包括电爆管、点火药和壳体结构。按照不同的点火要求，它安装在燃烧室头部、药柱中间或尾端。

固体火箭发动机的工作过程比液体火箭发动机简单得多。点火时，先通电使电爆管爆炸，引燃点火药，点火药燃烧后点燃推进剂药柱。

固液混合火箭发动机

由于液体火箭发动机和固体火箭发动机各有各的优缺点，所以科学家把它们结合起来，组成了固液混合式火箭发动机。它通常有固液混合式和液固混合式两种。液固混合式发动机是燃烧剂为液体、氧化剂为固体，而固液混合式发动机正好与它相反。从性能上说，固液混合火箭发动机的比推力高于固体火箭发动机，低于高能液体发动机，与可贮存的液体发动机相当。从系统和结构来说，这种火箭发动机的优点是简单紧凑，缺点是燃烧效率低，推进剂混合比不易控制，调节推力时能量损失较大。

结构系统——火箭的躯体

火箭结构系统通常称为箭体结构，大多是用金属板材和加强件组成的硬壳、半硬壳式结构。材料多为比强度和比刚度较高、塑性范围较窄的铝合金，部分采用不锈钢、钛合金和非金属材料。

从火箭的头部向下数，多级液体火箭的箭体结构主要包括有效载荷整流罩、仪器舱、推进剂贮箱、箱间段、级间段、尾舱、尾翼。固体火箭的箭体结构与液体火箭的箭体结构基本相同，不同的是它比较简单，大部分为发动机外壳。

位于运载火箭顶端的有效载荷整流罩有火箭的“皇冠”之称。它用于包容卫星、飞船、宇宙探测器等有效载荷，使它们免受火箭在大气层内飞行时产生的空气动力和空气动力加热的损害。火箭飞出大气层后，完成使命的有效载荷整流罩即被抛掉。

仪器舱一般位于有效载荷的下面，用于安装火箭飞行控制用的仪器和设备。仪器舱的壁板上经常开有舱口，便于安装仪器设备和对仪器设备进行检查测试。

推进剂贮箱是箭体结构中比例最大的部分，约占全箭总长的三分之二。每级火箭由独立存在的燃烧剂贮箱和氧化剂贮箱两部分组成。为减小箭体长度，减轻结构重量，有些火箭也将氧化剂贮箱和燃烧剂贮箱设计成一个整体，中间用一个箱底隔开，称之为共底贮箱。如我国的长征三号火箭使用的第三级液氢液氧贮箱，以及美国航天飞机的外挂推进剂贮箱采用的就是共底贮箱。对于这种容装低温推进剂的贮箱来说，为了防止推进剂的蒸发损耗，外表面需喷涂隔热层。

除了存贮推进剂外，推进剂贮箱还是火箭的主要承力构件，必须具有足够的强度，所以通常采用化学铣切或机械铣切的方法，将贮箱的内表面加工成多个网格，这样既可保证结构强度，又能减轻结构重量。

箱间段是联接燃烧剂贮箱和氧化剂贮箱的构件，也用于安装部分控制设备。

级间段是多级火箭各级之间的连接构件。它有两种形式，一种是用合金钢管制成的杆系结构；另一种是半硬壳式结构。当采用热分离方式时，级间段可以让上一级火箭发动机工作时产生的燃气通畅排出。

尾段是火箭最下端的部分。它的作用一是保护火箭发动机，二是在发射台上支撑火箭。火箭安装尾翼时，它还是尾翼的支持部件。尾段上开有各种舱口，供安装、检查、维护伺服机构、火工品和动力系统时使用。

尾翼安装于尾段四周，用于改善火箭飞行中的稳定性。

为了提高火箭的性能，箭体结构在设计时必须严格控制结构重量。计算表明，火箭要多增加一千克有效载荷的发射重量，第三级火箭需减轻结构重量1千克，第二级减轻7.5千克，第一级减轻42千克。所以，应着重减轻第三级的结构重量。

控制系统——火箭的大脑和神经中枢

控制系统是一个非常精密、复杂，而且非常重要的系统，它的一部分安装在火箭上，称为飞行控制系统；另一部分安装在地面，称为测试发射控制系统。其中，箭上部分包括导航系统、姿态控制系统、电源配电系统。

导航系统是控制系统的核心，它的功能包括，当火箭达到要求的速度时，发出启动和关闭各级发动机的信号，使火箭沿预定轨道飞行；给各级火箭的执行机构提供各种指令信号，完成级间分离任务；测定火箭的实际位置，将其与预定飞行轨迹比较，若火箭偏离预定轨道，及时发出信号控制发动机摆动，保证火箭稳定飞行。

姿态控制系统的功能是随时纠正火箭飞行中产生的俯仰、偏航和滚动误差，保持火箭以正确的姿态飞行。一旦出现误差，过去的方法是采用燃气舵，它是一种装在发动机喷管尾部的用石墨耐高温合金制成的类似于船舵一样的部件，经燃气冲击后可产生控制力矩，现已很少使用，目前大多采用由姿态控制系统利用伺服机构摇摆发动机进行校正的方法。

电源配电系统主要包括三种功能：一是向控制系统的各种仪器、推进系统的火工品、级间分离和星箭分离使用的火工品供电；二是按预定程序发出各种指令控制有关电路；三是与地面测试设备配合完成控制系统的测试。

除了动力系统、结构系统和控制系统这三大系统外，火箭还包括分离系统、遥测和跟踪系统、自毁系统、方位瞄准系统、垂直度调整系统等。

中国运载火箭光荣榜

从1970年发射第一颗人造地球卫星——东方红一号以来，我国的运载火箭技术从无到有、从小到大、从串联到并联、从液体到固体、从常规推进剂到高能低温推进剂不断发展，火箭逐步形成系列，已具备发射近地轨道、太阳同步轨道和地球同步转移轨道不同质量载荷的运载能力，并进入国际卫星商业发射市场，为人类和平开发利用空间做出了贡献。

长征一号（代号CZ-1）是一种发射近地轨道卫星的三级固液混合火箭，是我国在中远程导弹的基础上研制成功的第一种航天运载工具。火箭全长29.46米，一级、二级直径2.25米，起飞质量81.57吨，起飞推力104吨，可将300千克的有效载荷送入440千米的近地轨道。1970年4月24日，长征一号成功发射了我国第一颗人造地球卫星——东方红一号，使中国成为继苏联、美国、法国、日本4个国家之后第5个独立研制和发射人造卫星的国家。

长征二号（代号CZ-2）是一种发射近地轨道卫星的两级液体火箭，是我国以远程导弹为原形研制的第一种发射重型卫星的运载工具。火箭全长32米，一级、二级直径3.35米，起飞质量190吨，起飞推力2786千牛，能将1800千克的有效载荷送入轨道。1975年11月26日，长征二号从酒泉卫星发射中心成功地将一颗返回式卫星送入太空，中国从此成为继美国和苏联之后世界上第三个发射返回式卫星的国家。

长征二号丙（代号CZ-2C）是长征二号的改进型，其近地轨道运载能力由长征二号的1800千克提高到2800千克。1982年9月9日，第一枚长征二号丙火箭成功地将一颗新型返回式卫星送入轨道。长征二号丙曾于1985年荣获国家优质产品“金牌奖”，被誉为“金牌火箭”。

长征二号丁（代号CZ-2D）是一种两级液体火箭。火箭全长33.66米，一级、二级直径3．35米，火箭起飞质量236.96吨，起飞推力2961.6千牛，可将3100千克的卫星送入近地轨道。火箭于1990年2月开始研制，1992年8月9日首次发射。

长征二号戌（代号CZ-2E）是一种两级半运载火箭，以长征二号丙火箭为芯级，并联四枚液体助推器组成，简称“长二捆”。火箭全长49.69米，芯级直径3.35米，助推器直径2.25米，火箭起飞质量462.46吨，起飞推力5961.6千牛，可将9200千克的有效载荷送入近地轨道。火箭于1988年开始研制，1990年7月16日首飞。

长征二号已（代号CZ-2F）是我国第一种发射宇宙飞船的运载火箭。它在长征二号戌基础上发展而成。火箭全长58.34米，芯级直径3.35米，助推器直径2.25米，起飞质量479.8吨，可将8吨重的有效载荷送入近地轨道。火箭具有较高的可靠性和安全性，可靠性指标为0.97，是目前国内可靠性指标最高的运载火箭。火箭从1992年开始研制，1999年11月首飞，截至目前，共发射6次，将4艘无人试验飞船和两艘载人飞船送入太空。

长征三号（代号CZ-3）是我国研制的第一种发射地球同步转移轨道卫星的三级液体火箭。火箭全长44.86米，一级、二级直径3.35米 ，三级直径2.25米。火箭第三级首次采用液氢液氧火箭发动机。火箭起飞质量204.88吨，起飞推力2961.6千牛，可将1450千克的卫星送入地球同步转移轨道。1984年4月8日，长征三号发射东方红二号试验通信卫星获得成功。

长征三号甲（代号CZ-3A）是我国研制的第二种发射地球同步转移轨道卫星的三级液体火箭。火箭全长52.52米、一级、二级直径3.35米 ，三级直径3米，火箭第三级采用液氢液氧低温推进剂。火箭起飞质量241吨，起飞推力2962千牛，可将2600千克的有效载荷送入地球同步转移轨道。火箭于1986年3月开始研制，1994年2月8日首飞。

长征三号乙（代号CZ-3B）是我国研制的第三种发射地球同步转移轨道卫星的液体运载工具，是一种三级半运载火箭。火箭全长54.83米、一级、二级直径3.35米 ，三级直径3米，助推器直径2.25米，火箭起飞质量426吨，起飞推力5923千牛，可将5000千克的有效载荷送入地球同步转移轨道。1989年7月开始研制，1996年2月15日首飞。

长征四号甲（代号CZ-4A）是一种用于发射太阳同步轨道卫星的三级液体火箭。火箭全长41.9米，一级、二级直径3.35米 ，三级直径2.9米。火箭起飞质量241吨，起飞推力2942千牛，可将1500千克的卫星送入太阳同步轨道。火箭从1979年开始研制，1988年9月7日首飞。

长征四号乙（代号CZ-4B）是一种用于发射太阳同步轨道卫星的新型三级液体火箭。火箭全长45.57米，一级、二级直径3.35米 ，三级直径2.9米。起飞质量248吨，起飞推力2971千牛，可将2200千克的卫星送入太阳同步轨道。1989年2月开始研制，1999年5月10日首飞。

风暴一号（代号FB-1）是一种用于发射近地轨道卫星的两级液体火箭。火箭全长32.57米，最大直径3.35米，起飞质量192.7吨，起飞推力2746千牛，可将1500千克的有效载荷送入近地轨道。火箭于1969年开始研制，1972年8月首飞。1981年9月20日，风暴一号发射一箭三星成功，使我国成为世界上少数几个掌握一箭多星技术的国家。

除各种运载火箭外，我国还研制发展了T-7M、T-7、T-7A、和平二号、和平六号、T-7A（S1）和T-7A（S2）等多种气象火箭、生物试验火箭，以及取样火箭、试验火箭等。

发射场——火箭起飞的航天港

火箭发射场是运载火箭发射航天器的场所，是航天活动必不可少的基地。除发射火箭外，火箭发射场还用于火箭合练、发动机点火等各种试验任务。

由于火箭发射是一项十分复杂、严密的科学活动，所以对火箭发射场建设的要求也非常苛刻。一个理想的发射场应满足如下几方面条件。

一是优越的地理位置。场区位于低纬度地区，以便充分利用地球自转速度，节约能量，增加载荷重量，发射地球同步轨道卫星时，可以缩短火箭从发射点到入轨点的航程。

二是良好的自然条件。地势平坦、开阔，通视条件较好的地方，不仅便于发射时的跟踪观察，还有利于降低建场的工程造价；地质结构稳定，避开地层断裂带和地震区；气象条件要好，要求风速低、湿度小，气温变化小、晴天多、雷雨少；场区附近有好的水质、供水条件和丰富的水源，以保证工业和生活方面大量用水的需要。

三是良好的安全条件。附近无人口稠密区，航区和落区人烟稀少。这样，一旦发生事故，不至造成重大人员伤亡和财产损失。

四是良好的保障条件，包括良好的供电、通信和交通运输条件。

发射场的系统和设施

根据发射对象种类的不同，每个发射场的组成各不相同。一般说来，发射场应由技术区、发射区、生活区，以及测控系统和后勤保障系统组成。有的发射场还包括航天器的回收区和着陆区。

技术区是航天器进行验收、存放、总装、测试等技术工作的地方。通常设有装配测试厂房、推进剂库房、压缩空气站、充电站等建筑和设施，以及通信、供电、供水、供暖、通风、排水、消防、办公等辅助建筑和设施。一个发射场可设一个或几个技术区。技术区与发射区应相隔一定距离，以确保安全。

目前，运载火箭在发射场的总装、测试和运输大致有两种形式。一是“三平”方式，即水平总装、水平测试、水平运输；二是“三垂”方式，即垂直总装、垂直测试、垂直运输。美国从阿波罗计划开始在肯尼迪航天中心采用“三垂”方式；我国从1999年发射神舟一号飞船时开始在酒泉卫星发射中心采用“三垂”方式。目前，采用“三垂”方式的还有欧洲空间局和日本等国家和地区。

发射区是发射场的核心区域，用于火箭发射前的测试、推进剂加注、瞄准和发射。它通常包括专用设施设备和通用设施设备。专用设施设备包括发射台、脐带塔、勤务塔、发射控制室、推进剂和压缩气体贮存库、转场运输设备、测试设备、操作控制设备、加注设备、温控设备、瞄准设备、配电设备、中和清洗设备和应急救生设备等。通用设施设备包括供水系统、供电系统、供暖系统、消防系统，通风系统、通信系统、污水处理系统、气体分析系统、防雷避雷系统和安全报警系统等。

生活区是发射场工作人员的居住区，是后勤保障系统的一部分。包括各种生活、文化教育、文体娱乐等设施。对于偏远地区的发射场来说，生活区的建设尤其重要。

测控系统用于测量火箭的飞行轨迹，接收和处理发回的遥测信息，并发送各种指令。测控系统包括发射区和航区内一系列地面测控站和海上测量船，主要设备有各种遥测设备、光学测量设备、无线电测量设备、电子计算机、时间统一设备、通信设备和显示设备等。

后勤保障系统通常包括供水、供电、通信、机场、铁路、公路、码头、推进剂生产和贮存，以及物资和生活用品供应等设施。

回收区通常分为陆上回收区和海上回收区两种。陆上回收区一般选择在地势平坦、视野开阔、人烟稀少、交通方便和有现成测控站的地区。海上回收区选择在海况较好，附近岛屿设有测控站的海域。美国的载人飞船回收区都设在海上，苏联/俄罗斯设在陆地，我国的返回式卫星和载人飞船都采用陆上回收。

除陆上回收和海上回收外，美国还曾使用过一种空中回收方式，即利用飞机在空中回收发现者侦察卫星的返回舱。

中国的三大发射场

我国火箭发射场的建设开始于1958年，截止到目前，相继建成了酒泉、西昌和太原3个卫星发射中心，完全具备了发射近地轨道、太阳同步轨道和地球同步转移轨道载荷的能力。

酒泉卫星发射中心始建于1958年，是我国建设最早的发射场。我国的第一颗人造地球卫星——东方红一号、第一颗返回式卫星、第一次一箭三星等都是从这里发射的。

酒泉卫星发射中心位于巴丹吉林沙漠西北戈壁之中，场区地势平坦，人烟稀少，气候干燥少雨。发射中心由技术区、发射区、生活区、指挥控制中心、跟踪测量站、通信网、气象网，以及发电厂、专用铁路、公路、机场等组成。技术区有卫星和运载火箭的装配测试厂房、各种检测试验室、计算机房和各种辅助设施。发射区有发射台、脐带塔、活动式勤务塔、地下发射控制室、推进剂转运、贮存和加注设施、自动化指挥监测设施等。指挥控制中心设有指挥中心、安全控制中心、通信时间统一中心、数据交换和处理中心、卫星通信地球站等。

为完成载人飞船的发射任务，酒泉卫星发射中心于1998年1月建成了载人航天发射场，包括一座长74.1米、宽46.3米、高93.56米，设有2个装配测试工位的垂直总装测试厂房，以及一座97米高的发射台。载人航天发射场首次采用了垂直总装、垂直测试、垂直运输的“三垂”方式，标志我国的航天发射技术迈上了一个新台阶。

中心还新建成了一座91米高，设有13层工作平台，集卫星、火箭吊装、对接、测试、加注、发射为一体的全天候、多功能发射塔。

西昌卫星发射中心是我国的低纬度火箭发射场，位于四川省西南部的凉山彝族自治州境内。当地气候温和，寒冷期短，冬旱夏湿，雷暴频繁。中心由技术区、发射区、指挥控制中心、跟踪测量站以及通信、气象等技术勤务系统组成。技术区有运载火箭测试厂房、卫星装配测试厂房、推进剂加注厂房，远地点发动机装配、测试、探伤厂房等设施。发射区有两个发射台，3号发射台有一个77米高、兼作勤务塔和脐带塔功能的固定式塔架，曾多次用于发射长征三号火箭；2号发射台包括一座固定式脐带塔和一座活动勤务塔，用来发射长征二号戌、长征三号甲和长征三号乙火箭。

西昌卫星发射中心始建于1970年，1982年竣工并交付使用，1984年1月首次发射运载火箭。

太原卫星发射中心始建于1966年，位于山西省西北部，境内多山，气候干燥。1979年建成的7号发射场包括发射系统、控制系统、加注系统、供气系统、瞄准系统等，发射塔架与西昌卫星发射中心3号发射台塔架大致相同，发射台轮廓尺寸约5米，承载能力200吨。

除了中国的三座发射场外，世界著名的发射场有苏联的拜科努尔发射场、普列谢茨克发射场，美国的肯尼迪航天中心、范登堡空军基地，欧洲空间局的圭亚那航天中心，日本的种子岛航天中心等。

火箭怎样发射和飞行

运载火箭发射是指从发射前准备到将有效载荷送入预定轨道的全过程。

火箭发射是一个庞大的系统工程，必须严格遵循预定程序进行。火箭从制造厂运到发射场后，要先在技术区内对火箭进行检查，进行单元测试和全箭水平测试，严格检测和考核各种仪器设备性能的完好情况。火箭无故障或排除故障后运往发射区，进行起竖、吊装、安装有效载荷、加注推进剂、垂直度精确瞄准等一系列作业。之后，进行射前总检查。各分系统工作全部完成后，发射控制中心向各部门和各测控站下达时间统一指令，最后由指挥人员下达点火起飞指令。如果哪个环节出现问题，则立即停止工作，待故障排除后再继续下一程序。如果故障一时无法排除，即使到了点火前最后一秒钟，也要中止或取消发射。

运载火箭发射后，一般包括垂直起飞段、程序转弯段和入轨段。发射近地轨道卫星和载人飞船等，一般直接将其送入预定轨道。发射地球同步轨道卫星的过程比较复杂，一般是第一、二级火箭工作结束后，第三级火箭先完成第一次点火工作，使第三级火箭进入一条椭圆形的停泊轨道，然后依靠惯性滑行；当飞经赤道上空时，第三级火箭第二次点火工作，将有效载荷送到同步转移轨道，此时火箭的发射任务全部完成，卫星最后的入轨工作将由远地点发动机完成。

目前，绝大多数运载火箭是从陆地发射场发射升空的。随着航天技术的不断发展，火箭的发射形式也在不断出新，相继出现了太空发射、空中发射和海上发射等形式。和陆地发射相比，这三种新发射方式具有设施简化、操作简单，不受地理位置限制，可提高火箭的运载能力，以及安全和环保问题小等优点。

太空发射指航天飞机将火箭携带到太空轨道进行发射的方式。美国的航天飞机在飞行的25年里，不仅用机载火箭多次成功发射了各种应用卫星，还发射了麦哲伦号、伽利略号、尤利西斯号等探测器，以及哈勃空间望远镜。

空中发射是用飞机将火箭携带到一定高度的空中发射，其代表是美国的飞马座火箭。

海上发射指利用位于海上的专用平台发射火箭。由俄罗斯、美国、乌克兰和挪威等国的几家公司成立的海上发射集团，成功地将一座海上钻井平台改建成一座海上火箭发射台，已多次成功地发射了天顶号运载火箭。

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