版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們

火箭為何要使用船舶運(yùn)輸？這樣做有哪些好處？在各國航天事業(yè)中，又有哪些經(jīng)典的火箭運(yùn)輸船“任勞任怨”呢？

歐洲阿里安航天公司的新型火箭專用運(yùn)輸船被稱為“獨木舟”

火箭乘船很“舒坦”

在理想狀態(tài)下，火箭制造廠商應(yīng)該與發(fā)射場地相距較近，最好能夠?qū)崿F(xiàn)火箭“出廠即發(fā)射”?？上嶋H情況往往是十分復(fù)雜的，畢竟火箭是復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，涉及行業(yè)、廠商眾多，火箭部件制造、組裝工作也很難集中在一個地方。此外，人才和工業(yè)聚集地是發(fā)展火箭制造業(yè)的首選，但這樣的地方往往位于大城市附近，難以滿足建造火箭發(fā)射場的環(huán)境、氣候、安全等條件?，F(xiàn)實中，火箭制造和發(fā)射之地往往相隔遙遠(yuǎn)，跨越大洲、大洋也不罕見。

如果發(fā)射場靠近海洋，火箭就可以乘坐運(yùn)輸船前往，從而規(guī)避鐵路和涵洞對火箭尺寸的限制，并且消除陸運(yùn)過程中的某些隱患。登船之際，火箭可以相對完整地被放進(jìn)運(yùn)輸包裝箱，其內(nèi)部防磕碰、減振措施比較完善，往往填充了惰性氣體，設(shè)置好恒溫恒濕控制條件，防止火災(zāi)隱患和精密零部件遭遇異常。

可能有人認(rèn)為，飛機(jī)空運(yùn)火箭更加快捷高效，但這是有代價的。一方面，使用飛機(jī)的成本一般比船舶高得多，尤其是在錙銖必較的商業(yè)航天發(fā)射任務(wù)中，屬于不容忽視的成本。另一方面，飛機(jī)的氣動外形不能隨意修改，機(jī)體貨艙的形狀、尺寸與火箭運(yùn)輸包裝箱也有可能發(fā)生沖突，有時候必須對飛機(jī)進(jìn)行特型化改裝，既增加了成本，又削弱了飛機(jī)的安全性和機(jī)場適應(yīng)性。

火箭運(yùn)輸包裝箱從船上吊下

中國船：“兼職”與專用并行

火箭運(yùn)輸船的概念比較寬泛，不妨將它們更細(xì)致地區(qū)分為“可以運(yùn)輸火箭部件的兼職船”和“專門運(yùn)輸火箭部件的專用船”。

前者能夠在內(nèi)河和海洋的各個港口之間運(yùn)輸貨物，比如前文提到的法國FERRYMAR號火箭運(yùn)輸集滾船。還有我國“緒揚(yáng)15號”“緒揚(yáng)16號”“長福順”等大型運(yùn)輸船，多次運(yùn)送長征五號系列、長征七號系列火箭前往海南文昌。這些運(yùn)輸船的甲板面積大，貨艙容積大，確保在合適海況下不會產(chǎn)生超出火箭安全保障要求的側(cè)傾、橫搖等現(xiàn)象。

長福順號貨輪運(yùn)輸火箭部件

隨著航天事業(yè)發(fā)展，“兼職”火箭運(yùn)輸船逐漸不能滿足航天大國的需求了。包括我國在內(nèi)，需要跨海運(yùn)輸火箭部件的國家普遍建造或進(jìn)口了專用船。它們能夠更出色地保障火箭部件安全且狀態(tài)良好，尤其是適應(yīng)部分特殊火箭部件的運(yùn)輸任務(wù)。

目前，我國有兩艘火箭部件專用運(yùn)輸船，即“遠(yuǎn)望21號”和“遠(yuǎn)望22號”，其基本參數(shù)一致，母港為中國衛(wèi)星海上測控部港口?？梢哉f，這兩艘船是專門為了運(yùn)輸火箭（特別是長征五號系列火箭）前往海南文昌航天發(fā)射場而設(shè)計建造的。

據(jù)公開資料顯示，長征五號火箭的運(yùn)輸集裝箱長度超過30米，導(dǎo)致普通運(yùn)輸船難以安全可靠地執(zhí)行運(yùn)送任務(wù)。為此，“遠(yuǎn)望21號”和“遠(yuǎn)望22號”的滿載排水量約為9080噸，設(shè)計長130米，寬19米，型深12米，吃水約5.8米，專門為火箭部件配備了環(huán)境保障設(shè)備，以免火箭遭受海上鹽霧和空氣濕度的不良影響。自2013年起，這兩艘運(yùn)輸船加入中國衛(wèi)星海上測控部的“遠(yuǎn)望”大家族后，一直可靠地履行著從港口接收各型號火箭部件并運(yùn)送到海南文昌的使命。

“遠(yuǎn)望 21 號”和“遠(yuǎn)望 22 號”運(yùn)送火箭部件

美國船：從國營轉(zhuǎn)向私營

美國太空軍和美國宇航局的航天發(fā)射場都位于本土，但美國鐵路和公路的修建年代較早，加上政治、環(huán)保等因素影響，導(dǎo)致其存在較為嚴(yán)苛的貨物高度和重量限制，一些又大又重的火箭部件依賴專用火箭運(yùn)輸船。此外，美國內(nèi)陸工業(yè)城市往往周邊水系發(fā)達(dá)，為火箭運(yùn)輸船執(zhí)行任務(wù)提供了必要條件。

早在“阿波羅計劃”時代，為了將馬歇爾航天飛行中心制造的土星1號火箭部件運(yùn)送至卡納維拉爾角基地進(jìn)行發(fā)射，美國宇航局決定使用駁船裝載大型火箭部件，先沿著田納西河、俄亥俄河和密西西比河航行，再穿越墨西哥灣，從大西洋沿岸北上，最終抵達(dá)卡角港口。

為此，美國宇航局購買了一艘二戰(zhàn)時期美國海軍貨船，迅速完成改裝并改名為“妥協(xié)號”。這艘船在1961年8月5日從馬歇爾航天飛行中心的碼頭出發(fā)，小心地通過因建造事故受損的惠勒水壩，在10天后將火箭部件送到卡角港口。10月27日，首枚土星1號火箭升空，驗證了火箭結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)性能，確?！鞍⒉_計劃”邁出了踏實的一步。

美國妥協(xié)號火箭運(yùn)輸船

20世紀(jì)六七十年代是美國航天發(fā)展高潮期，美國宇航局的“獵戶座號”“波塞冬號”“珍珠河號”“帕拉蒙號”“小湖號”“許諾號”和美國海軍的“古冢號”等船只始終忙碌地運(yùn)送土星1號、土星5號等火箭部件，往返于米丘德裝配中心、斯坦尼斯航天中心、肯尼迪航天中心等地之間，為美國航天早期成就立下了汗馬功勞。到了航天飛機(jī)時代，它們?nèi)詤⑴c了大量火箭部件運(yùn)輸工作。

美國宇航局的多艘火箭運(yùn)輸船如今已“功成身退”

為了回收航天飛機(jī)的固體助推器，美國宇航局購買了兩艘拖船，分別命名為“民主之星”和“自由之星”。在航天飛機(jī)起飛后，兩船必須迅速趕往固體助推器預(yù)期墜落海域，及時將其拖曳回港口。進(jìn)入21世紀(jì)，兩船還要負(fù)責(zé)拖曳飛馬座號火箭部件運(yùn)輸船。隨著2011年航天飛機(jī)退役，這兩艘船再無用武之地，2012年退役。目前，“飛馬座號”是美國宇航局唯一的現(xiàn)役火箭部件運(yùn)輸船，長94.4米，寬15.2米，貨艙尺寸為73.15米×10.97米×12.49米。該船于1999年專門設(shè)計建造，早期用途是將航天飛機(jī)的大型貯罐從路易斯安那州海岸運(yùn)到肯尼迪航天中心，每次任務(wù)需航行7～10天。2011年航天飛機(jī)退役后，“飛馬座號”一度被閑置在斯坦尼斯航天中心。直到2014年，美國宇航局授予造船廠價值850萬美元的合同，要求其翻新“飛馬座號”，以便運(yùn)輸太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）重型火箭芯級，助力美國人“重返月球”。

飛馬座號運(yùn)輸船運(yùn)送航天飛機(jī)貯箱

該船的加長和設(shè)備改裝工作在2015年基本完成，2017年裝載SLS火箭模擬芯級，開展了改裝后首次航行。在2022年11月16日SLS火箭首飛前，其芯級在斯坦尼斯航天中心的點火測試都依賴“飛馬座號”奔波運(yùn)送。需要注意的是，這艘船上配有員工宿舍等生活設(shè)施，但沒有動力系統(tǒng)，必須依靠拖船拖曳行駛。

拖船拖曳飛馬座號火箭運(yùn)輸船

美國私營航天巨頭也擁有性能出色的火箭運(yùn)輸船。聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的“達(dá)美水手號”于2000年服役，長95.3米，寬25米，高15.2米，保障設(shè)施可供16名船員生活，頂層甲板上有直升機(jī)停機(jī)坪。

該船自服役以來便一直將德爾它4系列、宇宙神5系列、火神-半人馬座火箭的部件從阿拉巴馬州工廠運(yùn)到佛羅里達(dá)州的卡納維拉爾角太空軍基地、加利福尼亞州的范登堡太空軍基地，每次任務(wù)最多能夠攜帶3個49米長的重型德爾它4火箭的通用芯級，將火箭所有部件一次性送到發(fā)射場附近港口。這艘船與“飛馬座號”不同，配備了動力系統(tǒng)，能夠從工廠沿著美國內(nèi)河進(jìn)入到墨西哥灣，執(zhí)行前往范登堡太空軍基地的任務(wù)需要3周左右。

2019年，該船為運(yùn)輸火神-半人馬座火箭進(jìn)行適應(yīng)性改裝，重新更名為“火箭船”，可以說為這款新火箭2024年成功首飛貢獻(xiàn)良多。不過，聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟即將被藍(lán)色起源公司收購，火神-半人馬座火箭有可能提前退役，“火箭船”的命運(yùn)一時難以預(yù)料。

“火箭船”為聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟服務(wù)

此外，美國太空探索技術(shù)公司頻繁實施獵鷹9火箭第一級海上落船回收任務(wù)，之后使用駁船將其運(yùn)送回港口。這類駁船被外界視為特殊的火箭運(yùn)輸船，雖然航程很短，但也要注意控制穩(wěn)定性，以免回收工作功虧一簣。

獵鷹9火箭第一級回收工作曾因駁船不穩(wěn)而功虧一簣

歐洲船：新方案別出心裁

歐空局成員國對于火箭運(yùn)輸船的需求較大，主要原因是其本土緯度較高，缺少建設(shè)航天發(fā)射場的合適地點，最終選定了面向空曠大西洋、距離赤道很近的法屬圭亞那，以便火箭從地球自轉(zhuǎn)“借力”，更高效地發(fā)射低傾角軌道的載荷。

雖然法屬圭亞那的庫魯航天發(fā)射中心早在1970年便投入使用，但是在很長一段時間里，歐空局成員國沒有專用火箭運(yùn)輸船。直到20世紀(jì)90年代末阿里安5火箭“挑大梁”，對運(yùn)輸工具的要求更高，促使阿里安航天公司出資建造了兩艘專用火箭運(yùn)輸船，由MN公司負(fù)責(zé)運(yùn)營，分別命名為“蜂鳥號”和“巨嘴鳥號”。

“蜂鳥號”是歐空局成員國首批使用的專用火箭運(yùn)輸船之一

長期以來，這兩艘船主要負(fù)責(zé)將阿里安5火箭、織女星系列火箭和俄制聯(lián)盟火箭的部件運(yùn)送到法屬圭亞那港口，實施整備發(fā)射。然而，隨著2022年國際形勢劇變，歐空局不再使用俄制火箭。2023年，阿里安5火箭退役，織女星系列火箭遲遲無法完成排故歸零。種種原因迫使“蜂鳥號”和“巨嘴鳥號”近年來被完全投入商業(yè)市場，從側(cè)面體現(xiàn)了歐洲火箭制造業(yè)的尷尬。

在外界看來，“青黃不接”的歐空局航天發(fā)射業(yè)務(wù)似乎不必使用專業(yè)火箭運(yùn)輸船了，類似中國建造的FERRYMAR號火箭運(yùn)輸集滾船就能滿足其需求。該船總長120米，型寬22米，可以運(yùn)輸有望于2024年首飛的阿里安6火箭部件，也可以運(yùn)送汽車等一般貨物。

法國FERRYMAR 號火箭運(yùn)輸集滾船由中國制造

然而，2022年12月，一艘被稱為“獨木舟”的火箭運(yùn)輸船公開試航，并于2023年從歐洲前往法屬圭亞那，引發(fā)外界關(guān)注。該船于2020年在波蘭開工，建造工作由荷蘭海王星海事公司主持，設(shè)計方在賽艇等領(lǐng)域口碑良好，造就了“獨木舟”的獨特外形。

“獨木舟”試航

從尺寸來看，作為一艘需要跨越大西洋航行的運(yùn)輸船，“獨木舟”算不上特殊，長121米，寬22米，排水量約10000噸。但是，“獨木舟”幾乎會給任何目睹它的人留下深刻印象，這主要歸功于其甲板上安裝的巨大風(fēng)帆。

這些可伸縮式風(fēng)帆由法國AYRO公司發(fā)明，被命名為“海洋之帆”。每張風(fēng)帆高約37米，4張風(fēng)帆總面積接近1500平方米。按設(shè)計，每張風(fēng)帆都能360度旋轉(zhuǎn)并調(diào)整帆面狀態(tài)，借助智能化操控系統(tǒng)，根據(jù)風(fēng)況精細(xì)地自動調(diào)整姿態(tài)，從而獲得最大的推力，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)風(fēng)帆。

俯瞰“獨木舟”的風(fēng)帆和甲板

風(fēng)帆驅(qū)動無疑迎合了歐洲前些年大力宣傳的環(huán)保理念，“獨木舟”借此有望節(jié)省最多50%的柴油消耗，平時巡航狀態(tài)下的油耗也會降低30%左右。之所以強(qiáng)調(diào)柴油，是因為“獨木舟”并沒有把綠色節(jié)能“貫徹到底”，還配備了兩臺柴油機(jī)，很可能是世界上第一艘柴油風(fēng)帆混合動力運(yùn)輸船。據(jù)說，該船可以在運(yùn)輸近5000噸貨物的情況下以16.5節(jié)的速度長途航行。按計劃，該船每年能夠在歐洲和法屬圭亞那之間往返11次，每次?？慷鄠€港口，整個航程接近1個月。

阿里安航天公司對于這種動力新穎的火箭運(yùn)輸船缺乏使用經(jīng)驗，因此“獨木舟”由另一家商船公司代理運(yùn)營，其能否勝任核心任務(wù)、是否能收獲預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益，受到全世界同行的關(guān)注。

伴隨航天產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

其實，火箭運(yùn)輸船與火車、卡車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具并沒有本質(zhì)上的不同，只不過，水運(yùn)對貨物尺寸大小的限制更少，運(yùn)輸成本往往也要便宜得多，導(dǎo)致在航空和鐵路已如此發(fā)達(dá)的當(dāng)下，水運(yùn)仍是世界大宗貨物的核心運(yùn)輸方式，對于靠近較低緯度港口布局的航天發(fā)射產(chǎn)業(yè)尤其重要。

美歐火箭運(yùn)輸船的發(fā)展歷程表明，其規(guī)模、技術(shù)水平、設(shè)計方案都與航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢息息相關(guān)。

據(jù)公開新聞報道，為了滿足越來越旺盛的航天發(fā)射需求，我國海南文昌的航天基礎(chǔ)設(shè)施仍在持續(xù)擴(kuò)建，服務(wù)于現(xiàn)役火箭和新型火箭的總裝廠房和發(fā)射工位正在如火如荼地建設(shè)。與此同時，我國周邊海上火箭發(fā)射任務(wù)越來越多，相關(guān)港口附近逐漸形成了大規(guī)模航天產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，對火箭部件和后勤物資的運(yùn)輸需求也越來越大。

以上種種跡象表明，我國火箭發(fā)射任務(wù)將越來越多地利用海洋和港口，對于火箭運(yùn)輸船的載重量、貨物尺寸、綜合效益等指標(biāo)必然會提出更高的要求，新船型、新動力、新技術(shù)預(yù)計會持續(xù)應(yīng)用到火箭運(yùn)輸船上。暢想未來，航天工業(yè)和船舶工業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，必將支持更多火箭更頻繁地飛天，部署更多服務(wù)于國計民生的衛(wèi)星，探索更遙遠(yuǎn)深空，實現(xiàn)中國人登月登火等宏偉目標(biāo)。

我國將有越來越多的火箭在海上運(yùn)輸和發(fā)射

點擊查看 中國科普資源名錄 資源展示

點擊查看 中國科普資源名錄 資源需求

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！