隨著中國航天發展的突飛猛進,我國每年航天發射的次數也在不斷遞增之中,從2018年38次到2020年的39次,再到今年前十個月已經成功突破41次,可以說中國航天發展早已進入了大流量的快車時代。但是經常看長征系列運載火箭發射的朋友,可能會有這樣一個細緻的觀察就是,為什麼我國的長征系列運載火箭的發射塔架,相比美俄的火箭發射塔架尺寸龐大不少?有人說我國的發射塔架尺寸龐大,原因是我國的航天技術比較落後,所以就需要尺寸更大的發射塔架來滿足發射需求,那麼事實真的如此嗎?
的確看美、俄、日、印、歐等具備航天發射實力的國家火箭發射塔架,會發現這些國家的火箭發射塔架的尺寸都比較小,比如美國的獵鷹9運載火箭發射塔架就是一個撐杆,只承擔火箭發射前的起豎和臍帶連線作用;日本的H2B運載火箭發射塔架也只是一個臍帶撐杆的作用、甚至像俄羅斯的質子K和聯盟運載火箭,在發射前塔架甚至會落下,基本上很難見到類似長征運載火箭這樣龐大的火箭發射塔架。
其實中國的長征運載火箭發射塔架尺寸看起來龐大也是有原因的,比如長征2系列運載火箭現階段只有載人飛船發射需求的長征2F一個型號,因為要承擔載人飛船的發射任務,所以發射塔架內部除了設計有常規的燃料輸送管路外,還設計有專用的人員通道,這就使得長征2F運載火箭的發射塔架要比只發射衛星的無人火箭發射塔架尺寸大得多。
其次還有一個原因是,長征2系列運載火箭發射塔架在初期建設的時候,整個發射發射塔架是承擔了垂直總裝、測試和發射任務的,更多的功能也就使得其發射塔架尺寸更大,加之酒泉衛星發射中心位處西北荒漠地帶,長年風沙較大和晝夜溫差較大,所以在火箭發射前夕,發射塔架還會伸出保護罩將整枚火箭囊括在內保護起來。
後來因為長征2系列發射次數增多後,如果依然延續吊裝、測試發射任務的話,就得等火箭發射後,才能進行下一枚火箭的總裝、測試發射任務,在發射頻率和效率上會慢很多。所以後面專門在發射塔架不遠的位置建設了惡意同時總裝兩枚火箭的垂直吊裝廠房,承擔火箭的總裝和測試任務,現有的火箭發射塔架只用於發射和發射前測試需求,但是之前用於垂直總裝的起重機依然有所保留。
同樣對於建設時間較早的長征2D號和長征4號運載火箭的發射塔架而言,其現階段依然承擔著垂直總裝、測試的功能,所以發射塔架內部除了燃料輸送管道外,還有起重機等重型機械,而且遭遇突發天氣情況下,因為火箭是原工位吊裝完成不能水平放倒,所以整個發射塔架設計有保護罩尺寸也就比較大。
而長征3號因為承擔了每年大部分航天發射任務,加之長征三號使用了低溫上面級,所以其在原有的發射塔架基礎上,又額外增加了一座可移動的垂直總裝大樓,承擔火箭的吊裝和測試任務。
長征5號和長征7號中,雖然和長征2F一樣不再承擔垂直總裝的任務,而且和美日兩國的運載火箭一樣各自都有專屬的發射臍帶塔承擔穩定支撐和燃料輸送任務,但是因為海南高鹽霧溼熱天氣,對於使用低溫材料的長征5號和長征7/8號而言,其在發射工位上依然建設了一個固定的發射塔架,這個塔架主要承擔防颱風、保溫需求,所以發射塔架一半結構作為可以啟閉功能的發射保護罩。
像長征11號、快舟系列運載火箭本身就是洲際導彈衍生而來的,而且主要用於發射小型衛星,所以依然延續了洲際導彈使用的廠房總裝,發射車起豎發射的模式,在發射時承擔起豎作用的支撐臂就承擔了火箭發射任務,而且兩款火箭都是固體燃料,所以發射塔架更為簡單,只需要承擔支撐穩定作用即可,所以長征11號和快舟系列也不用額外的發射塔架。
其實美國的某些運載火箭,也有尺寸很大的發射塔架,比如著名的德爾塔4運載火箭使用的發射塔架,就和長征2F、長征5號和長征7號一樣保留有尺寸巨大的發射塔架,這個塔架的主要功能就是承擔火箭發射前的垂直總裝和測試任務,發射前垂直裝配大樓向後撤離,只保留簡單的發射臍帶塔即可。
再往前追溯的話,像美國的太空梭、土星五號這些重型火箭和航天器,其實都有尺寸非常大的發射塔架,比如土星五號在發射前雖然看似只有一個承擔燃料輸送、訊號傳遞和人員輸送的桁架結構發射塔架,但是土星五號在垂直總裝廠房吊裝完成轉移到發射工位後,也會有一個桁架結構的大型框架將其保護起來,用於發射前的測試等任務流程。
後面的太空梭雖然延續了之前的爬行者轉移車,但是為了太空梭的安全保護,發射工位上更是建設了一座體積更大的發射塔架。蘇聯的暴風雪太空梭也是如此。
另外像獵鷹9、俄羅斯的質子K、聯盟運載火箭都只有一個結構簡單、體積小巧的發射臍帶塔,而沒有長征運載火箭普遍保留的保護罩,原因其實也很簡單,因為這些火箭都是水平總裝在一起的,遇到惡劣天氣或者推遲發射的時候,只需要將其水平放倒,即可躲避強風影響。
總結來說的話,我國長征系列運載火箭的發射塔架尺寸龐大,首先這些發射塔架都是固定式發射塔架,加之這些固定式發射塔架建設較早,承擔了垂直總裝、測試任務導致體積龐大。新建設的長征5號和長征7號更是有相應的載人版本發射需求,所以對於固定式發射塔架的功能要求也更多,那麼發射塔架尺寸也就更大。
同樣道理,俄羅斯的質子K、聯盟、日本的H2B等火箭發射塔架都是移動式發射塔架,比如美國SpaceX的獵鷹9運載火箭發射衛星的時候,移動式發射塔架只有一個承擔起豎、穩定和燃料加註的臍帶塔,但是換成發射載人龍飛船的時候,發射塔架照樣會換成功能更多、體積更大的固定式發射塔架。