俄羅斯東方航天發(fā)射中心建設(shè)規(guī)劃與進(jìn)展

張綠云 黃長梅（北京航天長征科技信息研究所）

1994年，俄羅斯與哈薩克斯坦簽訂了租賃拜科努爾航天發(fā)射場（Baikonur Cosmodrome）的協(xié)議，用于滿足載人航天和商業(yè)發(fā)射需求，租期20年，之后按照2004年續(xù)簽的協(xié)議，有效期延長至2050年。協(xié)議約定俄方每年向哈薩克斯坦支付1.15億美元的租金，而這筆費(fèi)用占俄羅斯航天局（Roskosmos，已更名為俄羅斯航天國家集團(tuán)）每年預(yù)算的4.2%。另外，由于合同經(jīng)費(fèi)、生態(tài)保護(hù)等多方面原因，哈薩克斯坦方面一直向俄羅斯施壓，要求減少有毒推進(jìn)劑火箭的發(fā)射頻率，這對俄羅斯航天發(fā)射計(jì)劃的自主性帶來了極大的影響。為了逐步擺脫對拜科努爾航天發(fā)射場的依賴性，保持本國航天發(fā)射系統(tǒng)的獨(dú)立性，俄政府在2007年決定在遠(yuǎn)東地區(qū)修建一座發(fā)射場。

1 建設(shè)規(guī)劃

地理位置

幾經(jīng)評定，俄羅斯選定在地理位置和天氣條件適宜、能源供應(yīng)充足、交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)達(dá)的阿穆爾州建立航天發(fā)射場，命名為東方航天發(fā)射中心（Vostochny Cosmodrome）。東方航天發(fā)射中心位于俄羅斯遠(yuǎn)東聯(lián)邦區(qū)阿穆爾州齊奧爾科夫斯基市（原烏格列戈?duì)査箍随?zhèn)），地理位置為128.2°（E）、51.93°（N），緯度與拜科努爾航天發(fā)射場相當(dāng)，海拔274m。該地區(qū)地域遼闊，人煙稀少，年均有310個(gè)晴天，氣候相對干燥，且少有大風(fēng)出現(xiàn)。發(fā)射中心以西靠近西伯利亞大鐵路和新建的阿穆爾高速公路，周邊交通相對便利，輔助交通改造成本較低；以東距離太平洋600～800km，具備子級濺落條件；毗鄰已關(guān)閉的斯沃博德內(nèi)航天發(fā)射場，可利用其舊有設(shè)施，大幅降低任務(wù)保障所需的建設(shè)改造成本。此外，該發(fā)射中心距莫斯科5800km，離中國黑龍江省超過100km，雅庫特地區(qū)的無人區(qū)可作為火箭一子級的落區(qū)，而北冰洋則可作為火箭二子級的濺落地點(diǎn)，可確?；鸺弧⒍壜鋮^(qū)位于俄境內(nèi)或海上。

建設(shè)規(guī)劃

2007年，俄聯(lián)邦總統(tǒng)簽署了關(guān)于建設(shè)東方航天發(fā)射中心的政策令，明確了首個(gè)從該發(fā)射中心進(jìn)行發(fā)射的火箭為在研的羅斯－M（RuS－M）火箭，并要求2015年進(jìn)行首飛。2011年，俄羅斯取消了羅斯－M火箭的研制計(jì)劃，導(dǎo)致計(jì)劃中的東方航天發(fā)射中心存在沒有火箭可發(fā)射的現(xiàn)狀。面臨著2015年投入使用的政治壓力以及當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)壓力，俄政府不得不在新建發(fā)射中心為在役的聯(lián)盟－2（Soyuz－2）火箭建設(shè)一個(gè)新的發(fā)射工位。而俄羅斯建設(shè)東方航天發(fā)射中心的主要目的是要將其載人航天發(fā)射任務(wù)轉(zhuǎn)移至從俄本土進(jìn)行發(fā)射。因此，俄政府規(guī)劃了二期建設(shè)工程，為安加拉－A5（Angara－A5）及其后續(xù)型號(hào)火箭建造一個(gè)發(fā)射工位，在滿足新一代載人飛船發(fā)射的同時(shí)，也可以通過運(yùn)載能力的增加而大大提升該火箭的商業(yè)發(fā)射競爭力。

東方航天發(fā)射中心初期建設(shè)規(guī)劃

按照建設(shè)規(guī)劃，東方航天發(fā)射中心預(yù)計(jì)占地約1035km2，初步建設(shè)（一、二期工程）費(fèi)用約4000億盧布，計(jì)劃建成一個(gè)包含400多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模的現(xiàn)代化的航天發(fā)射中心，預(yù)計(jì)共有2萬～2.5萬人投入到該發(fā)射中心的建設(shè)當(dāng)中。按照規(guī)劃，計(jì)劃建造1S、1A和PU3發(fā)射工位，分別用于聯(lián)盟－2、安加拉－A5/A5V以及未來的重型火箭發(fā)射；建設(shè)各類配套發(fā)射設(shè)施，包括：發(fā)射區(qū)，通用技術(shù)區(qū)，航天員訓(xùn)練中心，研究與開發(fā)區(qū)，氧氣、氮?dú)夂蜌錃馍a(chǎn)廠，現(xiàn)代化測量跟蹤系統(tǒng)，機(jī)場綜合設(shè)施，公路與鐵路設(shè)施，以及居住區(qū)等。初期發(fā)射中心建設(shè)工作計(jì)劃分幾個(gè)階段：2008－2010年，主要進(jìn)行發(fā)射中心總體設(shè)計(jì)和勘察，明確發(fā)射中心區(qū)的邊界；2011－2015年，建設(shè)一期工程，修建中型運(yùn)載火箭發(fā)射設(shè)施和配套科研、交通及生活保障設(shè)施，2015年前具備發(fā)射中型運(yùn)載火箭的能力；2016－2018年，建設(shè)二期工程，主要是修建大型航天器發(fā)射設(shè)施及配套設(shè)施，在2018年底前具備發(fā)射載人飛船的能力，并從2020年開始將所有載人發(fā)射改在東方航天發(fā)射中心進(jìn)行。

除了近期建設(shè)規(guī)劃之外，俄羅斯還對東方航天發(fā)射中心的遠(yuǎn)期發(fā)展進(jìn)行了規(guī)劃，確保其建設(shè)和發(fā)展與俄羅斯空間活動(dòng)計(jì)劃及目標(biāo)保持一致。首先，至2020年左右，計(jì)劃建成聯(lián)盟－2運(yùn)載火箭的主要地面基礎(chǔ)設(shè)施。在“安加拉”系列運(yùn)載火箭研制成熟前，完成“安加拉”火箭發(fā)射工位的建設(shè)。至2025年左右，為滿足一子級可重復(fù)使用的運(yùn)載系統(tǒng)和重型火箭等未來發(fā)射需求，建設(shè)相應(yīng)的地面航天發(fā)射設(shè)施；為支撐未來運(yùn)載器和月球等深空探測項(xiàng)目，研發(fā)地面航天設(shè)施；完成發(fā)射中心試驗(yàn)基地的建設(shè)并引進(jìn)相關(guān)高級專家，使發(fā)射中心具備試驗(yàn)中心的功能。至2030年左右，滿足一子級可重復(fù)使用運(yùn)載器系統(tǒng)和超重型火箭發(fā)射需要的地面航天設(shè)施投入使用，在無再入段著陸區(qū)域限定的情況下，可實(shí)現(xiàn)全方位入軌；完成發(fā)射先進(jìn)運(yùn)載器（如核推進(jìn)月球及深空探測任務(wù)）的地面設(shè)施建設(shè)。

2 建設(shè)進(jìn)展

總體情況

東方航天發(fā)射中心自建設(shè)伊始，資金缺乏、管理不當(dāng)、腐敗現(xiàn)象及經(jīng)費(fèi)、自然災(zāi)害、天氣、人力缺乏等原因?qū)е碌倪M(jìn)度滯后問題，就一直備受世界航天界的關(guān)注。

聯(lián)盟－2火箭綜合發(fā)射設(shè)施

2016年初，一期項(xiàng)目已經(jīng)接近尾聲，總耗資接近1600億盧布，聯(lián)盟－2火箭發(fā)射工位、“聯(lián)盟”火箭裝配廠房、衛(wèi)星處理廠房、氣象通信設(shè)施、測控監(jiān)測設(shè)施、燃料儲(chǔ)庫、住宅生活區(qū)、公路鐵路等工程已經(jīng)建設(shè)完成。2016年3月下旬，一枚聯(lián)盟－2.1a火箭成功豎立在東方航天發(fā)射中心的發(fā)射臺(tái)上，并在當(dāng)月底完成了與發(fā)射臺(tái)裝置的合練試驗(yàn)，以及發(fā)射裝置自身機(jī)械、電氣系統(tǒng)的相關(guān)試驗(yàn)工作，這標(biāo)志著歷時(shí)5年的東方航天發(fā)射中心工程建設(shè)已基本完成，初步具備開展航天發(fā)射任務(wù)的條件。

聯(lián)盟－2火箭綜合發(fā)射設(shè)施的總建筑面積為23358m2。綜合發(fā)射設(shè)施由發(fā)射工位、氧氣與氮?dú)馍a(chǎn)廠以及通用技術(shù)區(qū)組成，可用于進(jìn)行聯(lián)盟－2系列火箭（包括聯(lián)盟－2.1a、聯(lián)盟－2.1b和聯(lián)盟－2.1v）的射前準(zhǔn)備和發(fā)射操作，包括星/箭組合體的水平轉(zhuǎn)運(yùn)和起豎、電氣測試、推進(jìn)劑加注、火箭發(fā)射等操作。東方航天發(fā)射中心聯(lián)盟－2火箭綜合發(fā)射技術(shù)區(qū)與發(fā)射工位之間的距離為4.4km。

（1）技術(shù)區(qū)

東方航天發(fā)射中心技術(shù)區(qū)位于第2號(hào)發(fā)射場區(qū)，將由121棟大樓組成，可容納1800名工作人員。依據(jù)傳統(tǒng)的建設(shè)方案，俄發(fā)射場通常會(huì)為不同的火箭發(fā)射任務(wù)建設(shè)獨(dú)立的處理和裝配設(shè)施以及其他輔助設(shè)施，而東方航天發(fā)射中心采用集中建設(shè)方案，建成一個(gè)通用技術(shù)區(qū)，各廠房通過轉(zhuǎn)運(yùn)通道進(jìn)行連接，主要用于完成所有運(yùn)載火箭和航天器的測試、檢查、存儲(chǔ)和裝配工作。新的設(shè)計(jì)方案大大縮小了各獨(dú)立廠房的占地面積，避免了基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)，并可確保各組件的準(zhǔn)備工作能在同一個(gè)區(qū)域的專用廠房內(nèi)完成，可大大節(jié)省發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間。

通用技術(shù)區(qū)分兩期建成，一期已于2012年開工建設(shè)，目前完成建設(shè)的工程包括聯(lián)盟－2火箭裝配、集成與試驗(yàn)大樓（AITB），航天器、上面級及其他系統(tǒng)的裝配、集成，以及試驗(yàn)大樓、轉(zhuǎn)運(yùn)通道、電力與燃料供給站、運(yùn)載火箭級段處理與存儲(chǔ)大樓。根據(jù)技術(shù)區(qū)的建設(shè)規(guī)劃，東方航天發(fā)射中心第二期工程將在技術(shù)區(qū)的西側(cè)為“安加拉”系列火箭建造一個(gè)全新的裝配廠房。該廠房的建設(shè)工作將與新型載人航天器處理設(shè)施建設(shè)同時(shí)進(jìn)行，為“安加拉”火箭首飛做準(zhǔn)備。待其全部投入使用后，技術(shù)區(qū)的總面積將達(dá)到39000m2。

火箭裝配、集成與試驗(yàn)大樓用于完成火箭的處理和裝配，原計(jì)劃用于運(yùn)載能力更大的羅斯－M火箭，在其研制項(xiàng)目取消之后，基于對后續(xù)聯(lián)盟－5火箭的使用考慮，仍計(jì)劃沿用原設(shè)計(jì)方案，為聯(lián)盟－2火箭的處理提供支持。聯(lián)盟－2火箭主裝配大廳面積為9000m2，可同時(shí)進(jìn)行2枚聯(lián)盟－2火箭的處理與裝配。大廳內(nèi)配備了一對雙吊車，每臺(tái)吊車的吊重為100t，距離地面27m，橫跨40m。裝配大廳內(nèi)設(shè)置了通風(fēng)系統(tǒng)和自動(dòng)化監(jiān)視系統(tǒng)，對危害物質(zhì)的濃度進(jìn)行監(jiān)測，空氣潔凈度為R9級，環(huán)境溫度為18～25℃，濕度為80%。大廳內(nèi)配備了4條總長為510m的線路。共計(jì)7層的行政管理、支持辦公室以及測試間位于大樓兩側(cè)，大樓南側(cè)分別與轉(zhuǎn)運(yùn)通道和火箭級段處理與存儲(chǔ)大樓連接。

聯(lián)盟－2火箭裝配大廳

火箭各級段從存儲(chǔ)大樓運(yùn)至裝配大廳之后，將首先在位于中心位置的裝配區(qū)完成芯級組裝，之后通過吊車轉(zhuǎn)移至1號(hào)或2號(hào)裝配區(qū)，完成芯級和助推級的組裝，并在完成相關(guān)試驗(yàn)之后將組裝件轉(zhuǎn)移至停泊在大廳西側(cè)的運(yùn)輸車上。與此同時(shí)，在中心裝配區(qū)完成載荷段和二子級的集成。之后，完成整枚火箭的集成與試驗(yàn)。之后，通過運(yùn)輸/起豎車水平轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射工位。

航天器處理與準(zhǔn)備廠房面積為8640m2，設(shè)有5個(gè)專門的工作間，用于衛(wèi)星、“弗雷蓋特”（Fregat）和“伏爾加”（Volga）上面級以及上升段的處理與測試。廠房內(nèi)安裝有高端溫控和過濾系統(tǒng)，其環(huán)境潔凈度為R8級，溫度為18～24℃，相對濕度為20%～80%。此外，還安裝有2臺(tái)吊車，吊重為50t，距離地面34m，橫跨42m。750個(gè)行政管理與支持辦公室（共7層）位于主裝配廳兩側(cè)。

燃料供給站和供電站與轉(zhuǎn)運(yùn)通道相連，位于航天器處理與準(zhǔn)備廠房的南邊。前者主要用于為航天器、上面級提供推進(jìn)劑、壓縮氣體等；后者主要用于為整個(gè)技術(shù)區(qū)設(shè)施提供電力。整個(gè)技術(shù)區(qū)的水/氣供應(yīng)控制、加熱系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)與污水管理系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)也設(shè)置在供電站內(nèi)部。

轉(zhuǎn)運(yùn)通道是技術(shù)區(qū)主要的運(yùn)輸通道，滿足火箭、航天器、上面級等產(chǎn)品在技術(shù)區(qū)主要大樓以及各輔助設(shè)施之間的運(yùn)輸。通道長500m，總面積為10000m2，安裝了2個(gè)大型可移動(dòng)平臺(tái)。可移動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量為200t，寬6m、長28m，運(yùn)載能力為120t，可依靠4個(gè)雙向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)。平臺(tái)上配備了一套傳感器和驅(qū)動(dòng)器，可幫助維持產(chǎn)品精準(zhǔn)的垂直和水平位置。

（2）發(fā)射工位

聯(lián)盟－2火箭發(fā)射工位位于128°20″（E）、51°53″（N）、海拔274m的位置。

主裝配大廳的組裝區(qū)設(shè)置

聯(lián)盟－2火箭發(fā)射工位采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括83個(gè)結(jié)構(gòu)件，由52個(gè)系統(tǒng)組成，包括發(fā)射臺(tái)、移動(dòng)勤務(wù)塔、運(yùn)輸/起豎車、電纜與加注系統(tǒng)、電源供應(yīng)系統(tǒng)、電氣與液壓傳動(dòng)遙控系統(tǒng)、溫度和濕度控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、壓氣站和可移動(dòng)通道等。按照官方的技術(shù)要求，該發(fā)射工位的年發(fā)射服務(wù)能力為20次，可全年、全天候進(jìn)行發(fā)射。

發(fā)射臺(tái)為固定的大型鋼筋混凝土平臺(tái)，懸于大型導(dǎo)流槽之上，導(dǎo)流槽一側(cè)采用大型開口設(shè)計(jì)方案，為火焰以一定角度向斜上方排出創(chuàng)造條件。平臺(tái)中心位置為傳統(tǒng)的圓形開口設(shè)計(jì)方案，下部安裝可移動(dòng)服務(wù)艙，為射前火箭的固定以及下部箭體結(jié)構(gòu)操作提供了一個(gè)平臺(tái)。在發(fā)射臺(tái)開口的四周設(shè)置了4個(gè)支撐架和電纜與加注塔架，用于保證發(fā)射前火箭的穩(wěn)定以及射前燃料加注。

可移動(dòng)勤務(wù)塔位于發(fā)射臺(tái)另一側(cè)80～100m的停泊位置。在建設(shè)過程中，原計(jì)劃利用14個(gè)月的時(shí)間完成大型組件的裝配，之后通過在地面進(jìn)行焊接的方式將裝配時(shí)間縮短至6個(gè)月?？梢苿?dòng)勤務(wù)塔為金屬結(jié)構(gòu)，由376個(gè)部件組成，塔高52m，共7層，寬24.1m、深度24.8m，結(jié)構(gòu)質(zhì)量580t，適用于聯(lián)盟－2.1a、聯(lián)盟－2.1b和聯(lián)盟－2.1v火箭。塔內(nèi)安裝了吊車和升降機(jī)，還設(shè)置了通風(fēng)設(shè)施、溫控設(shè)備、排水系統(tǒng)、電氣、通信、控制和電視監(jiān)控、應(yīng)急系統(tǒng)等。

勤務(wù)塔通過鐵軌與技術(shù)區(qū)和發(fā)射臺(tái)連接，在火箭發(fā)射前2天從技術(shù)區(qū)水平轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射臺(tái)進(jìn)行垂直起豎之后，勤務(wù)塔將從其停泊位置以12m/min的速度和不低于5mm的精度轉(zhuǎn)移至發(fā)射臺(tái)。在發(fā)射前24h，勤務(wù)塔通過塔內(nèi)的吊車和升降機(jī)為運(yùn)載火箭和衛(wèi)星操作提供一個(gè)防護(hù)空間和工作平臺(tái)。而在發(fā)射前幾個(gè)小時(shí)，勤務(wù)塔將為工作人員完成火箭推進(jìn)劑加注提供輔助支持，完成加注之前1h，勤務(wù)塔返回停泊區(qū)。此外，勤務(wù)塔還可用于中止發(fā)射情況下火箭的處理。

與拜科努爾和普列謝茨克航天發(fā)射場的地下掩體設(shè)計(jì)不同，東方航天發(fā)射中心的“聯(lián)盟”發(fā)射控制站為距離發(fā)射工位450m的2層無窗地上建筑，可抗8級地震和火箭爆炸，墻體厚度為60cm，樓頂厚度為40cm，安裝了質(zhì)量為1t的10級防彈門。控制站由發(fā)射控制系統(tǒng)、發(fā)射管理員信息系統(tǒng)（9個(gè)監(jiān)視器）、地面支持設(shè)備、工作間和供應(yīng)系統(tǒng)組成，可為發(fā)射倒計(jì)時(shí)提供指令，為倒計(jì)時(shí)以及發(fā)射各階段的火箭飛行情況進(jìn)行監(jiān)測并提供支持。此外，還可為地面人員和設(shè)備在火箭發(fā)射故障的情況下提供保護(hù)。

推進(jìn)劑設(shè)施系統(tǒng)包括3個(gè)主要部分：壓縮氣體設(shè)施、氧氣和氮?dú)庠O(shè)施以及儲(chǔ)量為200m3的煤油站，與傳統(tǒng)的可移動(dòng)儲(chǔ)罐不同，該系統(tǒng)采用了固定的煤油站設(shè)計(jì)方案。推進(jìn)劑設(shè)施設(shè)置在離發(fā)射臺(tái)幾百米遠(yuǎn)的地方，通過管道和導(dǎo)管與發(fā)射臺(tái)連接，并通過發(fā)射臺(tái)上的電纜與加注塔架實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑的加注。在發(fā)射前幾秒，加注塔架脫離火箭。

3 小結(jié)

2007年，俄政府決定在遠(yuǎn)東地區(qū)興建東方航天發(fā)射中心，并在建設(shè)之初對發(fā)射中心的初期和遠(yuǎn)期發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃，在實(shí)現(xiàn)俄羅斯獨(dú)立自主進(jìn)入空間能力的同時(shí)，滿足其未來重型、可重復(fù)使用火箭等長遠(yuǎn)發(fā)射需求。

在東方航天發(fā)射中心的建設(shè)過程中，因資金缺乏、管理不當(dāng)、腐敗現(xiàn)象、自然災(zāi)害以及人力缺乏等原因，初期建設(shè)進(jìn)度嚴(yán)重滯后，一期工程完工時(shí)間從2015年推遲至2016年，而原計(jì)劃2016年開始的二期建設(shè)工程目前仍處于主承包商選擇階段。盡管建設(shè)進(jìn)度不理想，2016年聯(lián)盟－2.1a/“伏爾加”火箭在東方航天發(fā)射中心的首次成功發(fā)射，拉開了該航天發(fā)射中心為俄運(yùn)載火箭提供發(fā)射支持的序幕。未來，依靠東方航天發(fā)射中心，俄羅斯將逐漸擺脫拜科努爾航天發(fā)射場的高度依賴，維持其在包括載人航天飛行、商業(yè)航天發(fā)射以及深空探測等任務(wù)在內(nèi)的主要空間活動(dòng)領(lǐng)域的自主性，保持俄羅斯在航天發(fā)射領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。