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改造曾母暗沙,建设火箭发射基地,可媲美圭亚那航天中心?

有“航天鸽王”之称的詹姆斯・韦伯太空望远镜(JWST)终于装配测试完成、打包装箱,用船运输到法属圭亚那的库鲁航天中心,如果没有新的意外,它将在2021年年底前由阿丽亚娜5型运载火箭发射升空。

阿丽亚娜5从库鲁航天中心发射长空

一位朋友问:詹姆斯・韦伯太空望远镜是在美国生产测试的,美国自己有航天发射场和重型运载火箭,为什么要送到4000公里外的地方发射?

答案很简单:阿丽亚娜5型运载火箭可靠性更高;库鲁更靠近赤道。JWST将要发射到距离地球150万公里的拉格朗日L2点,从圭亚那航天中心发射,火箭也能从地球自转借多一些力。

法属圭亚那距离赤道很近

库鲁处于北纬5°3',是目前全球唯一一座靠近赤道的发射场,欧美许多重型地球静止轨道卫星都是从这里发射升空,还能发射更大更重的航天器到月球和更遥远的太空。

第二个问题来了:我们的曾母暗沙比圭亚那的库鲁更靠南,是不是能够吹沙填海、把曾母暗沙也打造成中国版的“库鲁”航天城,以后载人登月、探索火星岂不是更方便?

这是许多人感兴趣的问题。

曾母暗沙距离赤道仅380公里

曾母暗沙是中国最南端领土,位于海南文昌以南1750公里,其主礁地理坐标为北纬3°58′20″N,东经112°16′53″,比库鲁更靠近赤道,遗憾的是这里并不适合建成航天发射场。

欧洲地域辽阔,为什么不就近发射火箭,却把发射场设在南美洲?其中一个重要因素是:地球自西向东运转,运载火箭大多要向东、南或向东南方向发射,欧洲小国林立、人口稠密,火箭残骸落到哪里都很危险,万一发射失败落到地上爆炸起火那更是不堪设想。库鲁航天中心的东边就是广阔的大西洋,距离非洲西海岸超过4000公里,你不必担心火箭砸到花花草草。

我们回来看看曾母暗沙,它的东边128公里就是马来西亚的沙捞越州,再往前走230公里又到了印尼的东加里曼丹省,即便是火箭成功发射,助推器残骸也会掉到他们的地盘上,人家肯定不乐意。

曾母暗沙东边就是马来西亚和印尼

让我们回顾天问一号火星探测器的发射过程:2020年7月23日12时41分从海南文昌发射,第173秒助推器分离,第285秒抛整流罩,第475秒一级火箭分离,这些火箭残骸都会落在900公里范围内的狭长地带。航天发射场的选择首先应考虑残骸掉落有哪些风险,文昌发射场向东南980公里的海洋都处于九段线范围内,因此火箭残骸不会有影响。

天问一号发射,火箭残骸落在南海

另一个问题也得提一提,曾母暗沙礁盘太小,主礁盘形似纺锤,面积仅2.12平方公里。它是终年淹没在海面之下的沙洲,没有露出水面的部分,最浅处也有17.5米,航空母舰开过去都没问题。

朋友们可能会说,这没啥!咱们最擅长的就是创造奇迹。你看那美济礁、永暑礁、渚碧礁......不都是几年之内旧貌换新颜嘛!

永暑岛成长过程

大自然的鬼斧神工在永暑岛肉眼可见,这一方面得益于我们现在有得力的工具,同时也因为永暑岛先天的自然条件。永暑岛是一个长26.5公里、最宽处7.7公里的一个巨大枣核形珊瑚环礁,我们只填了它西南边3.8 × 1.1公里的一个小角,因为其它地方泻湖的深度太深,绞吸船探不到底,自然也没办法挖取足够的骨料来吹填。

类似情况在别的岛礁也有出现:美济礁是一个先天的珊瑚环礁,低潮时四周有部分露出水面;中心泻湖比较浅,所以在吹填时,绞吸船大多集中在泻湖靠近环礁的区域作业,不会跑到环礁外边去,外边的水深往往要超过1千米。

美济岛原先是一个大环礁

你很难想象谁会以精卫填海的方式从1700公里之外的地方拉来一船船石头造岛,即便是动用巨型绞吸船就地取材,其成本也决非普通国家所能承受。

天鲲号是亚洲最大、世界第二的重型自航式绞吸船,它有140米长、27.8米宽,满载排水量17000吨,一个小时能从海底挖出6000立方米泥土,并将其输送到15公里远的地方。天鲲号并非无所不能,它的最大挖深只有35米,即便是将它开到曾母暗沙也只能吹出一片很小的陆地――可以作气象观测、打击海盗等用途,但不足以支撑一座航天发射场的运行。

填海造陆

尽管文昌航天发射场处于北纬19.6度,距离赤道还有2100公里,但对于未来的载人登月以及行星探测任务而言,这已经是一个很不错的位置了。相较于高纬度发射场,同一型号火箭在文昌发射的运力可提高10%,即便是搬到赤道,再提升的空间已经不大。

考虑到曾母暗沙周边缺乏足够的安全空间、其本身的面积小、建设成本极高,因此靠填海造岛的方式在别人的眼皮底下新建一座航天发射场是不现实的。