第1个回答 2007-08-16
世界航天发射中心：美国航天发射中心(一)
孙雅平
美国主要的航天发射中心有两个：卡纳维拉尔角发射场和范登堡空军基地。卡纳维拉尔角发射场位于东海岸佛罗里达州卡纳维拉尔角。范登堡空军基地设在西海岸加利福尼亚州。前者包括美国空军的东靶场和肯尼迪航天中心，后者为西靶场。下面分别介绍。
一、卡纳维拉尔角发射场
卡纳维拉尔角发射场设在美国东海岸佛罗里达州的卡纳维拉尔角，位于杰克逊维尔和迈阿密之间，地理坐标是北纬28.5°，西经81°。
卡纳维拉尔角（以下简称卡角）一带偏僻，人烟稀少，便于保安，自然条件好。平均气温为22.5℃，8月份最热，全年大部分月份湿度大，平均降雨量为1041.4毫米。该角最高海拔高度为3.048米。
发射场纬度较低，向东发射火箭，可利用地球自转附加速度，有助于卫星入轨。
沿东南方向的海空运输几乎不受任何影响，附近的海岛还可用作跟踪站。
在佛罗里达州卡角建立发射场的建议于1947年6月提出。1950年7月，首次发射了一枚A-4/WAC下士火箭。此后，又进行过多次运载火箭的发射工作，包括宇宙神火箭、大力神火箭、宇宙神-阿金纳火箭、侦察兵火箭、土星5火箭、土星1B火箭等。从卡角进行的航天器发射任务，包括了美国所有向地球同步轨道的发射任务。从这里还发射过阿波罗飞船、天空实验室、不载人行星和行星际探测器、科学、气象、通信卫星等。因此，卡角是美国航宇局的载人与不载人航天器进行飞行前试验、测试、总装和实施发射的重要基地。
图1卡纳维拉尔角发射场
1－39B发射阵地；2－39A发射阵地；3－41号发射阵地；
4－40号发射阵地；5－37A和37B发射阵地，已拆除；
6－34号发射阵地，已拆除；7－20号发射阵地，已撤消；
8－19号发射阵地，已撤消；9－16号发射阵地；
10－15号发射阵地，已撤消；11－14号发射阵地，已拆除；
12－13号发射阵地；13－12号发射阵地，已撤消；
14－11号发射阵地，已撤消；15－36号发射阵地；
16－31、32号发射阵地，已撤消；17－18号发射阵地，已撤消；
18－17号发射阵地；19－空军航天博物馆；
20－30号发射阵地，已撤消；21－25号发射阵地；
22－29号发射阵地；23－火箭组装区；24－天线阵区；
25－推进剂贮存区；26－指挥控制大楼；27－旋转试验设施
28－液体燃料库；29－控制中心；30－推进剂检验区；
31－固体推进剂库；32－发动机库；33－旋转试验设施；
34－固体发动机组装大楼
卡角航天发射场的发射设施
目前，卡角所使用的发射阵地共有7个，大体可分为两类。一类是原有导弹发射阵地经过部分改装而成的。许多导弹已结束了研制试验，原来的试验发射阵地经过适当改装，即可用作航天器发射场。如19号大力神-双子星座发射阵地。另一类是专为航天发射而新建的，如36号宇宙神-半人马座发射阵地，34号土星1发射阵地，37号土星1B发射阵地以及39号土星5发射阵地。
图2卡角发射场34号阵地配置图
在导弹发射阵地的基础上经过改进的火箭发射阵地与原来的导弹发射阵地差异不大，如19号大力神-双子星座发射阵地，只是经过一些适当的改装，如加高服务塔，增设一些加注、测试管线等。这种改装的火箭发射阵地由如下几部分组成：
发射设备用于起竖，加注，补给燃料，供应电力，支撑维护飞行器和进行测试的设备和发射台、服务塔、脐带塔等。
控制室发射期间，进行测试、控制、监视发射的场所。有的负责一个发射台，有的同时负责2～3个发射台。
辅助设备包括推进剂的贮存设备，供电、供高压气体设备，冷却、消防供水系统，近场照相设备以及公路、排水槽等。
在卡角还有一种专为发射航天器而建的发射阵地，如34号土星1发射阵地和39号土星5发射阵地等。
34号发射阵地位于卡角的北端，占地0.14平方公里， 于1961年6月建成，同年10月首次用于发射试验，以后又进行了多次土星1的研制飞行试验，后来为了发射土星1B，作过一些修改，目前已拆除。
34号发射阵地的发射方案和布局与以往的没有什么大的区别，装配、测试和发射工作都是在发射阵地的发射台上进行的。发射台借助活动的或固定的服务塔对火箭进行起竖、对接、测试和各项准备工作，并通过脐带塔将各种燃料管道、供气管道、电源和通信线路与飞行器连接起来。
60年代初，为了实施土星5-阿波罗计划，美国航宇局和国防部联合进行了土星5火箭发射阵地的选场工作。最后决定在卡角北部地区的梅里特岛一带建设。选择此处的原因是：箭体落区适当；与居民点距离适当，便于安置职工、家属，解决供应问题；可以充分利用已有的技术设备和力量。
多年来，火箭、飞行器的装配、飞行前测试和起竖工作都是在发射台上完成的。但由于飞行器日趋庞大、复杂，测试项目繁多，发射场地处海边，露天工作的气候环境难以得到保证，一次发射，往往要花去几个月乃至十几个月的时间，导致发射场的利用率太低，发射台的发射频率也低。
针对上述问题，对39号发射阵地的设计进行了改进，采用了与以往不同的新的方法——活动发射方案。也就是取消了水平测试，把整个飞行器的垂直总装、测试和发射前准备工作集中在一个巨型厂房内进行。仅于发射前两周，甚至更短的时间才将发射台-脐带塔（保持测试连接状态）一起运往发射场，在发射场上只进行加注推进剂、必要的射前检测和实施发射。
39号发射阵地包括39A、39B两个发射场区及其它辅助设施，由如下部分组成（见图3）：
飞行器装配大楼（也称垂直总装测试大楼）该楼是飞行器分级和整体装配测试的场所。整个建筑由高跨、低跨两部分厂房组成。高跨厂房底面积134米×156米，高160米，内分4个工作间，均能容纳一个装在活动发射台上的完整的阿波罗-土星5，并为装配测试等工作提供了足够的辅助车间和设备。在4个工作间之间是个过道，一直延伸到低跨厂房中。
低跨厂房底面积为84米×134米，高64米，其中设有二子级、三子级火箭进行准备和测试的8个工作间，通过工作平台对火箭各级进行测试和准备工作。
图3卡角发射场39号阵地配置图
在飞行器装配大楼里还有各种起重设备、通风系统。
发射控制室它的结构与以往发射阵地的那些地堡式发射控制室不同，是一幢与一条长48米的封闭通道相联的三层楼，位于飞行器装配大楼东南方，所起的作用与以前的控制室相同，对飞行器的各个部件进行监视、试验。
发射控制室地基尺寸为110米×46米，分三层。第一层为办公室、食堂、医务室等。第二层放置遥测、地面接收仪器和记录设备。第三层是4个发射室，其中3个发射室内的仪器与飞行器装配大楼的高跨工作间相连。中心计算机和控制台都和装配大楼里或发射场上的飞行器直接连接。在测试、对接、试验、加注以及发射期间，发射人员可以直接或通过电视监视并控制。
控制室里有两套独立的计算机系统用来监视控制数据。另外，还设有整个发射阵地的通信系统，通过闭路电视可以从发射控制室对某些相隔很远的地区和危险区内的活动情况进行实时观察。
活动发射平台它的作用是支承、装配和测试飞行器，并被运往发射场区对火箭实施加注、临时检查和发射。它具有双重作用：在飞行器装配大楼内，它作为一个装配平台，火箭竖立在上面，进行装配和测试；它也是火箭的发射平台，火箭在其上面进行推进剂加注、射前检查、点火和发射。共有3个活动发射平台，平时停放在飞行器装配大楼附近的停放场上，执行任务时被置于飞行器装配大楼或发射场区，可同时对3枚火箭进行发射准备。发射平台由底座和竖立在其上的脐带塔组成。底座内分两层，有20多个房间，包括机械设备间、操作支援间、通信电视间和其它设备间。发射平台上有4个支撑臂，发射前用来支撑火箭。脐带塔为全钢结构，位于平台的一端，塔上有9个通往飞行器的摆臂，17个工作平台以及各处推进剂、气体、电气和仪器系统的分配管线。
活动发射平台与运输车的连接是靠运输车的四角可以伸缩的、能自动定心的平面连接台和定位系统，以及发射平台底部的4个方形突出部来实现的。
运输车采用的是露天煤矿用的履带式运输车技术。这种方案不仅可以节省研制时间和费用，而且装载能力超过了移动飞行器和活动发射平台的设计载荷。运输车每台自重2720吨，驮运能力在5400吨以上，可将一座发射平台连同一枚垂直立在台上的火箭一起驮运，以1.6公里/小时的速度运行。
运输车由一个平台、底盘、液压系统、推进系统和动力系统组成。它的作用是牵引活动发射平台在发射场区、停放场和飞行器装配大楼之间移动。还将使活动服务塔在停放场和发射场区之间移动。
运输车长41.2米、宽34.7米，是一个盒形钢结构。车架是一个封闭结构，进出通过升降口，车身内部有适当的照明和空气调节。底盘每端各设一个驾驶室，成对角线布置。在每个履带车上方设有一个液压千斤顶，用以提升和放下载荷。为使物件保持水平，上下活动在5厘米以内，采用了单独的液压伺服系统。动力装置是用两台2022.6千瓦的柴油机带动4台1000千瓦发电机， 驱动16台牵引马达，用两部783.3千瓦的柴油机带动两台750千瓦发电机给调平、 起重和转弯系统提供动力。
运输车总质量超过8160吨，其专用路面的承载强度为4.5×105帕。
表1卡角跟踪站一览表
站号 站 名 简 况
1 卡纳维拉尔角
2 丘辟特海湾 在卡角正南约160公里处。
3 大巴哈马岛 距卡角270公里，设有MOD-2雷达、AN/FPS-8、AN/FPS-16雷达、尤多普、阿祖萨及BC-4弹道照相机、遥测、指令控制等
多种设备。
4 伊柳塞拉岛 距卡角560公里，设有MOD-2、米斯特拉姆
弹道照相机等。
5 圣萨尔瓦多岛 距卡角770公里，设有MOD-2、AN/FPS-16等，
现已停用。
6 马亚瓜纳 距卡角960公里，现已停用。
7 大土耳克 距卡角1250公里，有MOD-2雷达、AN/TPQ-18雷达、遥测设备、指令控制设备。
8 多米尼加共和国 距卡角1560公里，现已停用。
9 波多黎各的马亚圭斯 距卡角1760公里，设有MOD-2雷达，现已停用。
9.1 安提瓜 距卡角约2000公里，临近中程导弹弹着区，设有
MOD-2、AN/FPS-16、AN/FPQ-6以及
TLM-18遥测天线等，是一个重要跟踪站。
10 圣卢西亚岛 距卡角约2600公里，为飞航式导弹试验而建，
早已停用。
11 费尔南多迪诺罗尼亚 距卡角约6300公里，已停用。
12 阿森松 距卡角约8000公里，洲际导弹弹着区在该岛附近，设有MOD-4、AN/FPS-16、TTR和TLM-18、TAA-3以及红外跟踪系统等设备，是个重要的跟踪站
13 比勒陀利亚 在南非，设有TLM-18天线及通信站。
活动服务塔 用于在准备发射期间，给在发射台上的飞行器安装火工品和其它不
宜在飞行器装配大楼中安装的设备。平时停在停放场上。在活动发射台运至发射场区后，运输车将活动服务塔运送到发射台处，通过各层平台给飞行器安装火工品, 并加注推进剂等。它是一个桁架式结构塔，塔上有5层封闭式工作平台。 发射场区 有A和B两个发射场区。整个发射场区呈八角形，面积1.3平方公里，
中央是个坚固的混凝土台座。台座下的地下室是电子设备终端间、环境控制设备间、高压气贮存系统室、宇航员及工作人员紧急避难间。
总之，39号发射阵地的整个发射程序可概括为：各级火箭被送至39号发射阵地的码头或机场，然后送往飞行器装配大楼，在大楼的低厂房内完成单级测试，尔后通过运输过道送往高厂房总装间，并在活动发射平台上进行对接、总装、综合测试等工作，之后，运输车将活动发射平台和测试好的火箭/ 航天器一并送往发射场区，在活动发射平台停放好后，运输车又回到服务塔停放场，将活动服务塔送至发射台，进行发射前的测试、加注并安放火工品，临发射前将活动服务塔撤出放回停放场，发射完后又用运输车将活动发射平台送回飞行器装配大楼。
卡角的发射控制中心
卡角的发射控制中心建在卡角工业区东北角，与最后的发射场相距约2.5公里，由控制显示系统、音频通信系统、可变程序转换系统、气象预报系统、总配线架信号分配系统和发射场测量设备控制系统组成。
控制显示系统该系统包括电视监视设备、控制台、显示器、标图板和记录设备等。可分成主操作区、4个辅助操作区。主操作区用来指挥整个发射场的试验工作，显示发射场各点、站的工作状态、轨道数据和计时信号。辅助操作区用来控制发射操作以外的工作。
音频通信系统由直接话路，火箭测试设备技术操作的测量通信网络，控制台的监视输入网络，声响发射计时系统以及当地的电话、广播系统等组成。
可变程序转换系统系统主要部件有用于直通电话点-点线路可变程序转换器、火箭操作内部通信系统和火箭测试设备技术操作通信系统的测量网线路可变程序转换器、控制台和外用设备。它的作用是使发射场工作的音频通信能够进行快速转换。
气象预报系统它的作用是提供狂风、闪电和大雨警报，作出毒性燃料和放射性材料的扩散预报，为发射任务提供气象预报。
总配线架信号分配系统它的作用是接收所有传送到发射控制中心的外部信息，并将其分配到各显示器。
发射场测量设备控制系统这是一种数字式监视控制通信系统。系统本身具有自检能力。
卡角的地面跟踪系统
卡角的地面跟踪系统由一系列的跟踪站和跟踪船组成（跟踪站见表1）。
一般地说，一个典型的地面跟踪站都包括如下几个部分：光学跟踪仪、测量雷达、遥测接收机站、通信设备、控制指令发射机、定时信号发生器、气象站。卡角的地面跟踪系统用于为卡角的发射工作提供轨道数据、气象数据，校准仪器系统和进行通信中继等工作。
除上述的跟踪站外，卡角的跟踪系统还包括若干测量船和测量飞机。这些船通常位于阿森松岛和非洲东海岸之间，成为最南面的跟踪站。此船能跟踪地球卫星和少量的星际探测器，主要的跟踪任务是搜集再入飞行器的数据，这种测量跟踪船配备有C波段、X波段和L波段雷达，能以多频技术跟踪多个目标。
这样，一系列的跟踪站、靶场测量船和测量飞机，可将该靶场伸展到非洲好望角以东洋面，从而可以不受限制地跟踪空间发射目标。（待续）