按发射基点划分,航天器发射可分为地面发射、海上发射、空中发射和空间发射等多种发射方式。
地面发射是最常见的发射方式,一般利用地面固定发射平台发射运载火箭将各种卫星投放到预定轨道上去(图1)。根据火箭在发射场运输、测试和组装的模式不同,可分为“三平”模式、“一平两垂”模式和“三垂”模式。同时,随着固体运载火箭的发展,利用地面机动发射平台快速发射航天器也取得进展,如中国固体运载火箭“长征”11号采用了此发射方式。
航天器地面发射的过程包括测试区准备、运载火箭转场、发射区准备、测控系统准备和发射等步骤。①测试区准备是为使运载火箭和航天器达到可发射状态,必须在测试区进行装配、检测、试验。②运载火箭转场主要是将测试合格的运载火箭从总装测试厂房转运至航天器发射场。③在发射区运载火箭和航天器的准备工作主要包括,把运载火箭和航天器垂直地安装在发射台上;借助勤务塔、脐带塔和管、线接头将地面电缆、气液管路与运载火箭和航天器对接;对运载火箭和航天器进行各分系统检测和综合模拟试验,验证其技术性能和工作可靠性;为运载火箭和航天器加注推进剂和充灌压缩气体;载人飞行时,最后将航天员送入航天器等待发射。④测控系统准备。主要进行对测控站各系统的设备检测和试验,各站设备之间的联合调试和测控系统的综合演练,使之处于待机状态。为了保证各站和发射指挥控制中心、发射场内部和外部的信息接收、发送和传输,还需要对通信设备和电缆进行测试和试验。活动测量站、测量船、助推火箭或运载火箭第一级残骸搜索回收站也参加全系统演练。⑤发射。主要步骤是:根据发射程序用人工或自动方式依次接通运载火箭和航天器的控制仪器和其他仪器,向运载火箭推进箱增压,起动火箭发动机使其进入工作状态,运载火箭随即脱离发射装置起飞,沿发射弹道飞行,最后将航天器送入预定轨道。与此同时,航天测控站对火箭、航天器跟踪,测量火箭弹道参数、航天器轨道参数,并发送遥控指令。对于地球静止卫星轨道和其他需要变换轨道的航天器,航天测控站还要完成航天器轨道转移、姿态调整、远地点发动机启动等测控操作。
海上发射是用固定式海上发射平台或移动式海上发射平台将航天器投放到预定轨道上。前者如意大利的圣马科发射平台,后者如美国、俄罗斯、乌克兰和挪威四国公司合资经营的奥德赛海上发射平台(图2)。海上发射的优点是航天器可充分利用赤道上地球自转的附加速度,从而节省运载火箭的燃料,方便选择发射区和入轨航区,可根据航天器运行轨道的要求选择最适宜的发射位置。
空中发射是以航空器为载体,将运载火箭从空中释放并点火,由运载火箭将有效载荷发射入轨的一种运载火箭发射模式。按照运载火箭在飞行器上的装载方式,空基发射运载火箭的方式主要分为背驼式、吊挂式、内置式、拖曳式、空中加油式和气球或飞艇空中发射六种。其中吊挂式是最为成熟的空基运载火箭发射方式。
空间发射是利用航天飞机将各种卫星投放到预定轨道上去,或投放后再点燃卫星携带的变轨发动机而进入更高的轨道。航天飞机具有较大的运载能力和轨道机动能力,还可以重复使用,且一次可投放多颗卫星,因此这种方式具有较好的适应性和经济性。
发射指挥控制中心指挥和控制整个发射过程,根据发射计划网络图的规定协调各项工作,掌握任务的进度和监测运载火箭、航天器和各种地面设备的技术状态,确定和掌握发射窗口。一般发射起飞时刻选在发射窗口的前沿或前半部分,为偶然推迟发射时间留有余地。