為什麼文昌能成為今後中國航天發射的主場？

對於7月2日晚在文昌航天發射場發射的「長征胖5」失敗的事兒，很多人唏噓不已，但我們今天不談發射失敗，只談發射場的事兒。

因為很多人都會疑問：

為什麼選擇文昌作為主力發射場？

為什麼中國航天發射重心逐漸南移了？

為什麼全球大部分航天發射場都喜歡往低緯度靠近？

其實，這些問題基本上都屬於一個問題，最好選擇什麼樣的地方作為航天發射場？

除了政治、經濟、交通、地理、氣候等因素外，更需要考慮兩個因素：

如何用更少的燃料或者讓火箭裝載得更多？

如何讓發射失敗後，對地面人財物造成的危害最小？

第個問題就需要借力——藉助天體力學知識，充分利用天然外力。

我們知道像地球這樣的天體，主要有兩種運動形態：自轉和公轉。通常這兩種旋轉速度還很驚人——

公轉速度平均有107000公里／小時，或者說每秒29.8公里。按照這種速度，每7分鐘就能轉出一個地球直徑長度，每3.5小時就能轉出一個地月距離。

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地球的自轉速度就比較複雜點，分為角速度和線速度。

角速度是指地球在單位時間內轉過多少角度，地球自轉的角速度大概是每小時15度。

線速度是指地球上任意一點相對於地軸旋轉的速度。所以呢，赤道的線速度最大，大概465米／秒，越往兩級越小。

於是，宇航動力專家充分利用到這種地球自轉的線速度，為火箭發射提供額外的助力。

具體又是如何借力呢？

大家知道，相對於地球／太陽系來說，一共有三種宇宙速度：第一、二、三宇宙速度，分別是環繞地球速度、脫離地球速度、脫離太陽系速度。

這裡呢，我們只會用到第一宇宙速度，具體是7.9公里／秒。如果我們在赤道附近發射火箭，並且順著地球自轉方向，由西向東發射，就能夠充分利用地球自轉產生的線速度465米／秒（約0.5公里／秒）。

這就意味著，要想火箭達到第一宇宙速度7.9公里／秒，只要達到7.5公里／秒就夠了，因為額外的465米／秒，可以由地球免費提供。

這樣的話，我們的如意算盤就打到了——用更少的燃料或者說讓火箭裝得更多，飛到太空。

所以呢，明白了這一演算法，你也就搞懂了前面說的那些問題——為什麼中國航天發射重心逐漸南移了吧。

中國傳統三大衛星發射中心基本都處在中緯度（30～60度），西昌衛星發射中心位於北緯28.2度，但跟文昌航天發射中心19.36度相比，還是略遜一籌。

今後中國的載人空間站、探月工程、火星探測等極具雄心的航天項目，都需要更大載荷、更大推力作為發射配套，處於低緯度地帶的文昌發射場，無疑最有競爭力。

所以，發射重心南移是必然的。從2014年正式啟用的海南文昌發射場，徹底改寫了中國沒有沿海發射場的歷史。

同樣道理，這也是為什麼全球大部分航天發射場，都喜歡往低緯度靠近的主要原因。

這是全球各大火箭發射場分布圖，大部分都集中在中低緯度。

距赤道最近的聖馬科航天發射場，位於南緯2.9度，東經40.3度，東非肯亞東海岸的恩格瓦納海灣，距海岸4.8公里，也是全球唯一一個海上發射場。由義大利政府委託羅馬大學航空與航天研究中心籌建並管理使用。

問題來了，那為什麼還有一些航天中心選擇中高緯度呢？比如蘇聯／俄羅斯兩個主要發射中心，一個比一個更北。

這是因為地理位置所限，蘇聯／俄羅斯沒有低緯度國境選項，只能在自家中高緯度部署發射場了。

位於北緯63度的普列謝茨克發射場，可以說是緯度最高的航天發射場，也是俄羅斯第一個航天發射場，還是世界上發射衛星最多的發射場，發射次數佔全世界總數一半以上。

位於哈薩克境內的拜科努爾航天發射場，地處北緯45度，不僅是蘇聯第一座火箭發射場，還是世界第一座也是規模最大的航天發射中心，最早從1955年啟用，第一顆人造衛星、第一次載人航天、蘇聯／俄羅斯所有載人航天……都從這裡發射。

再看看這些著名的發射場——

肯尼迪航天中心，毫無疑問是美國最重要的航天發射中心，位於美國東部佛羅里達州東海岸北緯28度的梅里特島（圖中白色部分），39號發射中心是肯尼迪航天中心唯一一個發射指揮所。其它所有發射都由美國空軍管轄的卡納維拉爾角空軍基地指揮（圖中綠色部分）。

SpaceX南德克薩斯發射場的區域位置圖，預算投資1億美元，預計2018年啟用，將為獵鷹９號、獵鷹重型運載火箭、發射載具以及可重複使用的一級火箭提供服務。這個發射場將成為世界上第一座商用外太空軌道發射設施。

細心的人可能發現了，為什麼這些發射場更喜歡建在沿海地區呢？

除了海運交通的便利之外，選址時還要考慮「禍從天降」。（看過紀錄片《天降》Falling From the Sky的人可能深有體會吧。）

說實話，火箭作為複雜度很高的人造物，誰都無法100%保證發射全過程零差錯。所以，發射場選址的首要標準：必須是人煙稀少，而最為人煙稀少的地方就屬海洋了。

北緯30度的種子島宇宙中心，是日本最大的宇航研究中心和航天發射中心，也是未來「亞洲版太空競賽」的主要發射場。

而且，最好還是東海岸。因為火箭從西往東飛，一旦發射失敗，爆炸殘餘物也是墜入大海。相反，要是選擇西海岸很可能就會落入陸地。（至於說范登堡空軍基地為啥設在美國西海岸？誰讓人家屬於美國軍方呢。）

回頭再看看，海南文昌航天發射中心很符合之前說的重要條件——用更少的燃料或者讓火箭裝載得更多；發射失敗後把危害減少到最小。

註明：發射場／發射中心同屬一個概念

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