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  • 1 # 魑魅涅磐

    元旦小小假很多人都選擇藉此機會外出轉轉,在旅途中有時我們需要用手機來導航找個飯館、廁所什麼的,前提是要開啟定位功能,而手機室外定位主要依靠的就是手機內建的衛星定位晶片功能來實現的。那發射一顆導航衛星但太空需要那些麼?衛星和火箭又是如何拼裝在一起的呢?正常來說衛星製造、檢測成功後,首先會運到火箭發射中心組裝廠房中。在衛星製造前需要對衛星平臺燈各個零部件的震動頻率掌握清楚,其次再和配套的火箭震動頻率相對比,只有保持二者震動頻率一致才具備發射資格之一,在組裝廠房內新制造的火箭箭體將在這裡和所發射的衛星組合在一起。從目前全世界大多數火箭的發射方式來看,主要分為“三平一豎”和“三垂一遠”兩種發射模式。首先來說這個“三平一豎”,簡單來說就是指水平組裝、水平測試、水平轉運、垂直起豎這四個過程。這種發射模式最大的優點就是對場地環境的要求低和能夠提高發射機動性。比如這幾年最火的SpaceX發射獵鷹9火箭時,火箭在加州的廠房製造檢測完成後,透過運輸車輛轉運到東海岸的卡角或者西海岸的范登堡基地,在發射中心的總裝廠房內再與所發射的航天器水平組裝在一起,經過檢測後後由拖車轉運到發射工位上,藉助拖車上的液壓裝置將火箭起豎佇立在發射工位上,最後完成燃料加註等任務後完成火箭發射工作。這種“三平一豎”的發射模式最大的優點就是成本低很多,首先由於是水平裝配,所以裝配廠房不需要建造的很高只要場地夠大就行,其次可以提前分段組裝以節省裝配時間,甚至可以在同一廠房內同時組裝多枚火箭,比較適合高頻率的發射任務。所以無論是從組裝時間成本還是經濟成本來說都會低很多,火箭完成組裝、檢測後,透過拖車水平轉運到發射工位再起豎發射出去就可以了,同時也減少了轉運和發射工位的時間成本,所以這種“三平一豎”的發射模式被越來越多的火箭所採用,甚至成為了很多固體火箭發射的標配模式。但是這種“三平一豎”的發射模式也有很大的缺點,就是不能發射質量過大的重型火箭,主要是因為隨著火箭質量的不斷增大,對於將火箭箭體由水平轉為垂直模式的液壓系統和臺架有很高的技術和成本要求,比如前蘇聯當年太空爭霸期間研製的N1火箭就採用的這種發射模式,要知道N1火箭可是一枚體重將近3000噸的超重型火箭,所以其起豎用的液壓筒架體型比房子還大,工作人員站在外筒上都是比較小可以忽略的,可見這種超級機械光是在技術上就有多難,更別說定製化的成本了。而且在起豎過程中很容易出現插頭鬆動、控制火箭飛行姿態的陀螺儀失靈、連線件變形等不易察覺的問題,而這些問題會大幅降低火箭的可靠性甚至導致火箭發射失敗。所以只適合一些對可靠性要求不是很高的火箭,最後一點就是發射效率不高,因為考慮到起豎的過程對箭體結構強度的考慮,但是加強箭體結構也就意味著火箭的空重比較大。另外一種就是“三垂一遠”發射模式了,所謂的三垂一遠發射模式主要有垂直組裝、垂直檢測、垂直轉運、遠距離發射這四個過程,首先這種發射模式最大的優點就是火箭從組裝到發射其姿態是不發生改變的,所以對於火箭的可靠性是有很大幫助的,其次不管是輕型火箭還是超重型火箭組裝模式都是從下到上逐級進行的。由於從一開始的組裝階段就是垂直狀態,所以轉運到發射工位期間火箭姿態並不需要發生改變,所以就不用在建造成本和研發技術上巨大投入的液壓系統。比如像中國的的長征系列火箭從一開始就是這種發射模式,因為從組裝到發射火箭姿態都不曾發生改變,在檢測階段的資料也更為準確,所以可靠性也是全球所有火箭中最高的。但是垂直組裝、檢測、轉運對環境要求很高,因為要建造一座更為複雜的垂直總裝廠房和轉運車,所以成本很高是其最大缺點。還有就是受限於組裝模式,一次只能組裝一枚火箭,組裝時間較長。總結一下就是“三平一豎”的發射模式優點是技術簡單、成本低,缺點就是對於載荷的保護性不高,比如SpaceX在發射民用衛星時一般都會採用“三平一豎”的發射模式,這樣可以降低發射成本,對於取得發射訂單更有幫助。但是在發射軍用衛星的時候則會使用“三垂一遠”的發射模式,畢竟軍用衛星一顆的成本比金子還貴。所以三平一豎的發射模式比較適合發射民用衛星和非載人航天器等。而“三垂一遠”的發射模式雖然在時間和經濟成本上並不佔優勢,但是勝在可靠性和對火箭體型的擴容度上。所以不管是太空梭、土星五號還是長征2F等火箭都是採用的“三垂一遠”的發射模式。俄羅斯繼承的蘇聯的聯盟火箭從一開始就是由R7洲際導彈改的,所以也就繼承了導彈這種從一開始就組裝好,發射前只需要起豎的模式。這兩種發射模式各有利弊,很難說哪種發射模式才是最好的,因為二者相對不同發射工況都有其優缺點存在。

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