拜科努爾航天中心

拜科努爾航天中心

拜科努爾航天發射場始建於1955年6月,是前蘇聯建造的太空飛行器發射場和飛彈試驗基地,位於哈薩克斯坦共和國克則羅爾金州一片半荒漠地區。基地總面積6700多平方公里,擁有13個發射台,5個發射控制中心,9個地面跟蹤站,因此哈俄兩國於1994年簽署協定,俄羅斯每年要向哈薩克斯坦支付1.15億美元的租金,租用期至2050年。

基本介紹

  • 中文名:拜科努爾航天中心
  • 外文名:Космодром Байконур
  • 地理位置:哈薩克斯坦共和國克則羅爾金州
  • 占地面積:6717平方公里
  • 初建時間:1955年6月
  • 中心坐標:東經63°,北緯46°
  • 所屬國家:俄羅斯
歷史沿革,中心技術,初建,發展,衰落,重生,現狀與未來,基地組成,發射區,保障區,測控站,發射記錄,歷史事件,軼事,特殊儀式,暴動頻發,

歷史沿革

中心技術

拜科努爾航天中心,是人類翱翔太空夢想成真的啟程之地。在這片荒漠中,蘇聯航天人曾經創造了無數的世界第一。半個多世紀過去,這個陳舊的發射場依然站在世界航天的第一線。
拜科努爾發射場位於中亞哈薩克斯坦境內,鹹海以東約105 km,拜科努爾鎮西南288 km 處。發射場中心區域占地6 717 km2,東西長90 km,南北約75 km。中心坐標為東經63°20',北緯46°,當地的平均海拔高度為90 m 左右,為人煙稀少的半沙漠草原地區,場區周圍有不少鹽鹼灘和丘陵。這裡屬大陸性氣候,氣溫變化較大,全年氣溫變化在-40℃ ~ 50℃之間,年平均降雨量僅60 mm 左右。冬季相對濕度達81%,平均氣溫-12.2℃。一般吹東北風,常有暴風雪侵襲。夏季很熱,吹西北風,相對濕度平均24%,平均溫度為26.1℃,降雨量很小。就規模、設備數量和工作範圍而言,拜科努爾發射場是蘇聯最大的航天發射場,相當於美國的空軍東靶場甘迺迪航天中心

初建

1955 年2 月12 日,蘇聯部長會議做出一項重要決議,決定籌建國家第五號飛彈試驗場( GIK-5,拜科努爾發射場的代號) 。6月2日,拜科努爾發射場的建設開始啟動。1957年初,第一發射工位( 一號場區) 和準備廠區( 二號場區) 竣工。

發展

1957 年8 月21 日,R-7 洲際飛彈的彈頭在堪察加半島濺落。這次飛彈發射標誌著人類第一顆人造地球衛星的發射準備工作也已經正式拉開了序幕。1957 年10 月4 日,第一顆人造地球衛星發射入軌。隨後,1957 年11 月3 日,第二顆衛星發射升空; 1958 年5 月15 日,第三顆衛星上天。在此基礎上,蘇聯研製出了多級運載火箭。這種火箭的第二級可以使有效載荷達到第二宇宙速度。該新型火箭就是用來發射第一艘月球和火星星際飛船的運載火箭。1961 年4 月12 日,航天員加加林乘坐第一艘載人飛船東方號,從拜科努爾發射場一號發射台踏上了人類歷史上第一次載人飛行的征程。隨後,其他航天員分別乘坐東方號、上升號、聯盟號飛船飛向太空。
作為軍事禁區,拜科努爾航天中心一直籠罩著神秘感。這裡的通信地址被不斷更改:“曙光”、“莫斯科-400”、“克濟爾-奧爾達-50”、“塔什乾-90”、“列寧鎮”,直到加加林創造人類首次進入太空的歷史之後,“拜科努爾航天發射場”這一名稱才首次被確定並公之於眾。這座發射場位於丘拉塔姆附近,實際上距拜科努爾鎮有400公里之遙。1961年4月12日,世界航天第一人尤里·阿列克謝耶維奇·加加林從丘拉塔姆升空後,蘇聯被正式要求對這座發射場進行登記。實際上當時西方分析家早已從U-2偵察機所拍攝的照片上知道了它的位置。但蘇聯人在登記時沒有將它命名為丘拉塔姆發射場(“Тюратам”在俄文里有“箭之地”或“丘拉墓地”的意思,丘拉是成吉思汗的一個兒子),而是選擇了當地最大的城市拜科努爾來命名(“Байконур”俄文里有“富裕之地”之意),雖然兩者相距甚遠。該發射場已改稱俄羅斯聯邦拜科努爾航天中心。
1961年1 月14 日,R-7 洲際飛彈首次在新發射工位發射,驗證了新場區的實用性。拜科努爾是蘇聯航天的宏大與力量體現得淋漓盡致的地方。美蘇登月大戰期間,這裡見證了人類歷史上最強大的火箭之一——N1運載火箭的悲壯歷史。1964年,N-1型運載火箭測試和組裝廠房開始建設。N1被用來將蘇聯太空人送到月球,火箭高達105米,在高度,質量和有效負載上僅次於世界第一的美國土星5號火箭。但由於連續4次發射失敗,蘇聯在1976年正式取消了這項工程。1965 年7 月16 日,首枚質子號火箭發射升空。該火箭的發射場區命名為第81 號和第200 號,這兩個場區專門發射禮炮號和和平號軌道空間站,月球、水星、火星等星際飛船,以及通信衛星、電視直播衛星、全球導航衛星系統( GLONASS) 衛星和宇宙號系列衛星。
在軌道空間站外空環境下開展相關研究工作,對世界航天工業來說具有十分獨特的研究價值,因此,吸引了大批的國際合作研究項目。根據政府間的空間合作項目,曾有9 個國家的航天員在俄羅斯空間站上工作,來自美國、法國、印度、日本等國的航天員曾到訪過俄羅斯空間站,這些項目給國際多邊合作帶來了豐碩成果。此外,拜科努爾的成功,也讓當時其他一些社會主義陣營國家的太空夢搭上了便車。
東德第一位太空人(右)在“聯盟號”飛船內東德第一位太空人(右)在“聯盟號”飛船內
與此同時,拜科努爾發射場的地面基礎設施也同飛行計畫一樣,在緊鑼密鼓地進行。1967 年10 月27 日,首枚旋風號火箭在第90 號場區發射。到20 世紀80年代初,第42 號和45 號場區的建設工作又開始了,這兩個場區主要用於天頂號火箭發射,專門發射軍民兩用的資源01 衛星。1985 年4 月13 日,首枚天頂號火箭發射升空。
在拜科努爾發射場的歷史進程中,最為重要的發展階段是研製可重複使用的能源號空間運輸系統。該項目帶動了大批技術創新和獨特的地面基礎設施建設,如第110、112、112A、250、251 和254 號場區。1987 年5 月15 日,首枚能源號火箭從第250 號發射場區發射升空,將一枚模擬衛星送入預定軌道。值得一提的是,該發射設施既是發射台,又是測試台。1988 年11 月15日,第二枚能源號火箭從第110 號發射場區發射升空。兩次發射均獲成功。1998 年11 月,國際空間站的曙光號軌道艙從第81 號場區發射。
20世紀80年代末,拜科努爾當地人口一度達到14萬,這裡聚集了全蘇聯的航天精英,成為了舉世聞名的航天城。除了大量的科研場所,拜科努爾還擁有自己的教育體系和教學機構,本地大學的畢業生直接進入航空和航天企業。
拜科努爾瀰漫著航天主題的街景拜科努爾瀰漫著航天主題的街景
在蘇聯時代,拜科努爾承擔著80%到90%的航天發射任務,擁有完備的發射、控制、監視、遙測、跟蹤和回收設施,以及經驗豐富的技術人員,可以發射“質子號”、“能源號”、“天頂號”、“旋風號”和“聯盟號”等多種運載火箭。就規模及其在開發宇宙空間中所發揮的巨大作用而言,拜科努爾航天發射中心在世界航天發射場中占據極其特殊的地位。

衰落

然而隨著1991年底蘇聯的解體,拜科努爾的輝煌戛然而止。冷戰結束後,拜科努爾航天發射場劃歸哈薩克斯坦所有。由於財政困難,哈薩克斯坦根本無法保證發射場的運作。由於發射次數急劇減少,一些軍官和專家帶著家眷告別了這個他們戰鬥過的地方。航天城的市政公用設施由軍方轉交哈薩克斯坦當地政府,後者在維持城市正常運轉的資金和人員方面捉襟見肘,大約10%的住宅人去樓空。維持發射場的正常運行不僅需要大量資金,關鍵還需要大批高端人才,而哈薩克斯坦並沒有相應的人才儲備,這讓拜科努爾處在極為尷尬的位置。
廢棄的“暴風雪號”太空梭廢棄的“暴風雪號”太空梭
暴風雪號”太空梭就是拜科努爾衰敗的典型代表,作為蘇聯曾經的一大驕傲,在諸多技術方面甚至優於美國的太空梭。但這架太空梭只在1988年進行了惟一一次無人駕駛太空飛行,隨後由於資金短缺和蘇聯解體,這個項目遭到遺棄,被埋葬在了拜科努爾。

重生

為了應對美國的太空戰略,1994年,俄羅斯開始重新租用拜科努爾航天發射場,繼續進行航天發射。俄羅斯與哈沙克斯坦簽署協定,俄羅斯支付1.15億美元租用拜科努爾航天中心,租用期至2050年,此外,每年花費數百萬美元用於設備更新與維護。拜科努爾航天中心開始重獲新生。
隨著國際空間合作的展開,拜科努爾扮演了重要角色。1998年11月20日,國際空間站的第一個組件——“曙光號”功能貨艙(美國出資,俄羅斯製造)在“質子-K”火箭的攜帶下在拜科努爾升空。值得一提的是,2011年11月8日,中國火星探測器螢火一號在這裡升空。
俄羅斯官方公布的資料顯示,截至2003年6月1日,這裡進行了1207次太空飛行器發射,1187次洲際彈道飛彈發射,堪稱全世界最繁忙的發射場。在美國太空梭停飛的情況下,2004年俄羅斯完成了全世界42.6%的航天發射,居世界第一,其中有74%在拜科努爾完成。
拜科努爾發射場是俄羅斯目前惟一可供發射載人飛船和地球同步軌道衛星的發射場地,其地位無可替代。如放棄該發射場,很多航天業務將無法開展,大批航天企業員工將面臨失業。俄正在努力開拓航天業務,因此不但不會放棄拜科努爾發射場,還將與哈方協商,以期獲準在拜科努爾發射“天頂”和“旋風”型運載火箭。根據俄哈兩國簽訂的最新租賃協定,俄羅斯可在2050年之前一直使用這一基地。
近10年來,俄航天工業通過商業發射和國際合作共創收35億美元,106家航天企業得以生存。為在供過於求、競爭日趨激烈的國際商業發射市場上生存,繼續利用緯度相對較低的拜科努爾對俄羅斯有巨大經濟價值。

現狀與未來

如今,拜科努爾航天中心已年近6旬,原有的許多設施已經破舊不堪。哈薩克斯坦國家航天署2011-2015年戰略計畫也表示,拜科努爾航天發射場折舊期還剩下10年。同時,低廉的薪水、艱苦的工作環境也開始讓大批俄羅斯科技人員返俄定居,航天城面臨工程和技術人員的嚴重短缺。
俄方高層也表態稱,俄羅斯需要更獨立的航天基地和航天計畫,並計畫於2018年在遠東地區新建航天中心,並發射載人飛船。普京強調,莫斯科擁有“獨立的航天發射基地”是一個“戰略需要”,儘管拜科努爾發射基地位於一個“友好國家”,但畢竟不屬俄羅斯所有。
俄羅斯這一決定無疑直接影響著拜科努爾的命運。學界普遍認為,如果俄羅斯放棄拜科努爾航天發射場,哈薩克斯坦可能無法獨立管理這一航天基地。到那時,凝結著無數蘇聯和俄羅斯人心血的航天聖地或許將走到盡頭。
儘管前路顯露灰暗,但在美國太空梭已全部退役的當下,拜科努爾已經成為了向國際空間站運送物資和太空人的唯一的生命航線(除去私人航天)。
半個多世紀裡,這裡發射了超過2500枚火箭,把3000多個太空飛行器載入軌道,將130多位航天員送上太空遨遊。拜科努爾,這個名字還將繼續在航天史上延續它的傳奇。

基地組成

拜科努爾航天基地總面積6700多平方公里,主要任務是進行航天運載技術的試驗,發射載人宇宙飛船、太空軌道站、星際站及其他航天飛行器。該發射場有9個發射綜合體,15個啟動裝置,11個裝配太空飛行器、運載火箭和助推裝置的車間和試驗庫,3個加油站。此外還有現代信息計算測量中心,醫療保健中心,熱電廠,燃氣渦輪發電站,氧氣——氮氣廠,優質飛機場,470公里的鐵路線以及包括公路,供暖、供熱、供電在內總長1281公里的供應線。
拜科努爾平面圖拜科努爾平面圖
基地由發射區、保障區和測控站等組成。

發射區

發射場布局呈“Y”型,劃分為三個區域: 中心發射區、東發射區和西發射區。中心發射區由R-7 及R-9 ICBM(洲際彈道飛彈) 發射場發展而來,主要設施有總裝測試廠房、控制測試大樓、大型地面發射台、地下發射井、推進劑貯存庫、液氧工廠和其他輔助設施以及行政管理、訓練和住宅等建築。東、西發射區建有大型運載火箭和太空飛行器的試驗發射設施、控制設施和輔助設施。東部發射區自20 世界60 年代起主要負責彈道飛彈及空間運載火箭的發射,R-16 及其發展型R-36、MR-UR-100、R-36M 及R-36M2 也在這裡發射。Cosmos-1 的助推器初期試驗及後來的Zenit-2 計畫也在東發射場進行。西發射區主要負責發射由OKB-52設計局研製的彈道飛彈及空間運載火箭UR-200 和UR-100 的部分發展型。OKB-52 設計局研製的質子號運載火箭及其發射台及地面裝置也位於西發射區。

保障區

保障區在發射區以南的列寧斯克(拜科內爾市),是發射場後勤保障樞紐和人員住地,有機場、鐵路專線,並有航天員飛行前住留和體檢的設施。。從列寧斯克乘車去聯盟號發射台需約30 min。在這裡有許多學校、文化中心、電影院等,還建有廣播電台和電視台。列寧斯克的居民大多是發射場的工作人員,太空人在上天飛行之前要在這裡逗留十幾天。這裡有太空人飛行前進行體檢所需的全套設施。

測控站

為了保證空間計畫的實施,蘇聯設立了一系列的地面跟蹤站,利用一些地基雷達和光學跟蹤網路來監視每次發射活動,提供實時跟蹤數據,包括衛星背景影像等。1985 年10 月,蘇聯安裝了目前世界上最大的電視攝影顯示裝置,用來觀察人造衛星。它還安裝了一套新的質量達25 t 的兩軸旋轉光學設備。目前正準備廣泛使用雷射跟蹤系統。新的跟蹤系統可以獲得1 m 級的測量精度。主要的雷達裝置有各種相控陣雷達和各種地基預警雷達網路。在載人飛行計畫中,有7 個主要的地面站來保證太空飛行器的通信、指揮和控制。另外,還有大量的海洋跟蹤測量船組成的通信跟蹤網。負責指揮和控制的艦船有加加林、科洛廖夫等。這些艦船與那些較小的船隻一起沿大西洋和西太平洋部署,配合發射活動的進行。僅在拜科努爾發射場的航區周圍就大約設定了10 多個測控站。在飛行初始段內使用了5 個站,即鹹海北岸的阿拉爾斯克站,發射場東南錫爾河畔的克孜耳-奧爾達站,處於航區中央的拜科努爾跟蹤/指令站,發射場區正北的阿曼格爾德站,以及由反導靶場儀器設備組成的薩雷沙甘站。作為發射場的主要測控站還有貝加爾湖西北的克拉斯諾亞爾斯克站和堪察加半島東海岸的彼得羅巴甫洛夫斯克站。這兩個站一個是處於載人飛船的入軌點和向太平洋發射飛彈或運載火箭的航區之下,另一個是處於飛彈和運載火箭部分射程試驗的末區,也是載人太空飛行器和飛彈、運載火箭向太平洋發射時的最後一個陸地站。此外,在新西伯利亞切利諾格勒、諾沃阿爾泰斯克、伊爾庫茨克、雅庫茨克也設有測控站。為了彌補陸地測控站的不足,還使用了不少海上測量船來跟蹤。傑茲卡茲甘站和卡拉乾達站是載人航天飛船回收時的關鍵站,負責飛船的回收工作。

發射記錄

莫斯科時間2019年3月14日22時14分,“聯盟MS-12”載人飛船由聯盟-FG運載火箭從哈薩克斯坦境內拜科努爾發射場發射升空。

歷史事件

第一個人造衛星
1957年10月4日,世界上第一顆人造地球衛星“斯普特尼克1號”(Sputnik-1)從拜科努爾發射場升空,雖然這顆衛星只會在太空噼啪作響,但它標誌著人類的活動疆域已經從陸地、海洋、大氣層擴大到了宇宙空間,人類從此打開天門,放眼宇宙。從而開創了人類利用太空飛行器探索太空的新紀元。這顆由前蘇聯著名火箭宇航設計師科羅廖夫等人試驗的衛星由鍍鉻合金製成,重83.6公斤,外表呈圓球形,直徑58厘米,每96分鐘繞地球一周。衛星載有兩部無線電發報機,通過安置在衛星表面的4個天線,發報機不斷地把最簡單的信號發射到地面。世界各地許多無線電愛好者當時都接收到了這一來自外空的信號。
第一個進入太空的生物
Sputnik——1發射僅僅一個月後,1957年11月3日,拜科努爾航天中心發射的Sputnik——2火箭首次將生物送上太空——一隻名為Laika的狗,它在升空後不久即死於過熱。20世紀50年代末至60年代初,蘇聯至少發射過57隻“太空犬”,為載人航天積累經驗。
第一個進入太空的人
1961年4月12日,前蘇聯太空人尤里·加加林乘坐的“東方1號”宇宙飛船從拜科努爾發射升空。在以1小時48分的時間繞地球飛行一圈後,加加林和飛船成功返回地球。這次飛行的成功不僅使加加林被授予“蘇聯英雄”的稱號,更使他成為了進入太空的第一人。他駕駛的“東方1號”飛船也成為了世界上第一個載人進入外層空間的太空飛行器。
加加林在“東方一號”飛船內加加林在“東方一號”飛船內
第一位女性航天員
拜科努爾發射場還見證了世界上首位女太空人的誕生。1963年6月,前蘇聯太空人捷列什科娃作為前蘇聯“東方6號”飛船的指令長從這裡升空,在隨後的3天中,她乘坐飛船環繞地球48圈,成為世界首位女太空人。
第一座載人空間站
1974年4月19日,前蘇聯在拜科努爾第一次將“禮炮1號”空間站送入了太空軌道,緊接著在6月,“聯盟11號”載人飛船又從這裡起飛,和空間站首次實現對接,從而使“禮炮1號”成為了世界上第一個載人空間站。
“聯盟19號”對接“阿波羅”
1975年7月15日,“聯盟19號”載人飛船從拜科努爾升空,成功地和美國“阿波羅”飛船實現對接,從而使拜科努爾第一次通過太空軌道,和美國甘迺迪航天中心連線在了一起。
蘇聯第一架太空梭
1988年11月15日,蘇聯第一架太空梭“暴風雪”號從這裡起飛,其技術性能一點兒也不亞於美國的太空梭。
國際空間站第一艙
1998年11月20日,國際空間站的第一個艙體“曙光”號功能艙也是從這裡發射升空的。
發射事故
拜科努爾也有很多慘痛的回憶,世界航天史上最嚴重的傷亡事故就發生在這裡。1960年10月24日,蘇聯第一枚R-16型洲際飛彈點火失敗。急於完成發射任務的現場總指揮、戰略火箭軍元帥米特羅凡·涅傑林嚴重違反操作規程,命令技術人員走出地下掩蔽部,搭起平台,接近彈體檢查。但此時飛彈的第二級意外點火,引爆燃料發生劇烈爆炸,將發射現場夷為平地,包括涅傑林在內的74人(另一說100多人)殉職。
被炸毀的飛彈發射井被炸毀的飛彈發射井

軼事

特殊儀式

在這些歷史的輝煌之中,一些有趣的做法也成為了傳統。其中,加加林第一次升空的“程式”仍在延續著。當時,由於到發射場的距離較遠,加加林在駛往發射台的路上要求停車方便,但在連棵樹都沒有的大草原上,沒有任何遮擋物,他只能衝著車輪方便。從此,約定成俗,這成了每一個從拜科努爾航天中心進入太空的太空人起飛前的必要儀式,包括搭乘“聯盟號”飛船去往國際空間站的西方太空人也不例外。

暴動頻發

同其他地方一樣,蘇聯解體後,拜科努爾基地面臨著無人管理甚至無法生存的困境。因供給中斷等原因,1992年,第118發射場工程兵發起暴動,其中大多數士兵被遣返回家思過, 僅有幾人返回基地。1993年,第95發射場火箭兵暴動,有80多人被逮捕。這種暴動幾乎成了傳統,直到2003年,還有士兵“舉事”。這年夏天,基地士兵們聽到傳言稱整個航天城要被搬到西伯利亞,於是發起暴動,給航天城造成了1億盧布的損失,當時約合3300萬元人民幣。
暴動常常引起嚴重的破壞,最嚴重的一次導致一顆正準備發射的衛星被燒毀。還有一次對一座大樓天然氣設備的破壞引起了爆炸, 那次爆炸威力十分巨大,連混凝土板都被掀掉,總共有16人死亡。經過10年的混亂,拜科努爾恢復了俄重要航天中心的地位, 近幾年它又得到了較快的發展。但是,過去的輝煌與傷痛卻永遠留在了俄羅斯航天人的心中。

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