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佛罗里达:美国重要的军事与商业航空航天基地

2017-04-06

作者 邢强

微信号:小火箭

微信ID:ixiaohuojian

小火箭出品

本文作者:邢强博士


无论是最近的回收后的可重复使用火箭的首次发射成功,还是有关中美交流的事情,佛罗里达这个州都一次又一次地出现在公众的视野中。


对于始终关注着全球航空航天产业发展的我们来说,这个州也的确值得好好阐述一番。小火箭觉得,佛罗里达留在人类航空航天技术发展史上的脚印至少有这些:在这里,阿波罗登月计划在地球上的起点至今仍吸引着很多人的关注;在这里,航天飞机承载了太多憧憬和幻灭;在这里,红石导弹、朱庇特导弹、 潘兴导弹、 雷神导弹、北极星导弹、宇宙神导弹、 大力神导弹和民兵导弹测试发射;在这里,大量民营航空航天企业入驻,开始继承早期太空探索的衣钵。


上图为大力神1号洲际弹道导弹在位于佛罗里达州的导弹测试基地发射时的场景。摄于1960年8月10日。上上图为2011年7月8日,亚特兰蒂斯号航天飞机正在进行整个机队退役前的最后一次发射任务。


佛罗里达州(State of Florida)是美国除夏威夷之外,最南端的一个州。其东岸毗邻大西洋,西岸则在墨西哥湾之滨。


肯尼迪


说起佛罗里达州,说起航天,就不得不提肯尼迪航天中心了。


公元1950年7月24日,一枚由V-2导弹和WAC探空火箭结合而成的火箭在卡纳维拉尔角发射升空。这是在这片土地上升空的第一枚火箭。从此开启了这个地方的传奇。


自上世纪50年代开始,美国就在佛罗里达州布里瓦德郡大西洋沿岸的一条狭长的陆地上逐渐向北大西洋再到南大西洋建设了一系列空军基地。这些基地用来对从佛罗里达发射的导弹的弹道进行观测和计算。上图为11个美国空军导弹测试基地。第1个就是发射阵地,卡纳维拉尔基地,编号为12的则是在英阿马岛战争时赫赫有名的阿松森岛。


这个岛是英国的海外领地。1942年,美国陆军工兵部队在阿森松岛修建了怀德威克空军基地,作为美洲至南非之间的运输中继站及物资储备地。从1963年起,阿森松岛具备了发射气象探空火箭的能力。1967年,NASA在怀德威克基地建立了导弹及航天跟踪站,这里同时也是GPS系统的地面卫星监控站之一。此外,怀德威克基地的跑道还是航天飞机紧急降落的备用跑道之一。


到阿松森岛就结束了么?并没有。从卡纳维拉尔角发射的弹道导弹一直飞过非洲好望角,甚至到印度洋都处在美国空军导弹监测网络的观测范围内。这就为佛罗里达州成为美国中远程弹道导弹和洲际弹道导弹测试中心创造了条件。


再到后来,以肯尼迪空军基地和肯尼迪航天发射中心为基础,卡纳维拉尔角就逐渐扩张为世界上规模最大的导弹与火箭发射中心。


肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center)建于佛罗里达州东部的梅里特岛,占地近600平方公里,是NASA执行航天任务的飞行发射基地,承担着航天器测试、总装、发射和返回的重要任务。肯尼迪中心由39号复合体(指挥、控制和准备中心)、LC-39A、LC-39B发射场、航天飞机着陆场等功能模块组成,同时承担着国际空间站设备制造和运营维护等职责。上图是肯尼迪航天中心的部分发射架。这个数量,这个密度,这很卡角。


上图为卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心的各个发射架的分布图。从1号发射架LC-1到47号发射架LC-47。


上世纪50年代,美国早期的战略巡航核导弹在卡纳维拉尔角(也称肯尼迪基地)的LC-1到LC-4发射架进行测试。上图和上上图就是蛇鲨导弹。该巡航导弹可携带一枚当量为380万吨TNT的核弹头,而射程则能够达到10200公里。


1958年5月16日,红石弹道导弹正在LC-5发射场准备她的首次发射。红石导弹是在布劳恩博士主持下,美国开发出来的第一款弹道导弹。详见小火箭的公号文章《红石导弹:美国导弹与航天工业的敲门砖》。


1960年,水星-红石火箭(红石导弹顶着水星飞船)在LC-5发射场准备发射。


肯尼迪基地LC-5和LC-6发射架的配套设施。


LC-5发射场的导弹发射控制台。


1958年,一枚火箭从LC-6发射升空。哈,仔细看的话,这依然是一枚红石导弹改。


宇宙神导弹是当年(1957年)努力与苏联的R-7洲际弹道导弹争先的美国第一款洲际弹道导弹。肯尼迪基地的LC-11、LC-12、LC-13和LC-14发射场专门为该导弹建造。有关该导弹,详见小火箭的公号文章《从美国最早的洲际弹道导弹看项目管理》。


1959年,宇宙神3D导弹从LC-13发射场发射升空。注意其两侧奋力工作的游动发动机。


不过,4月14日在LC-13发射场发射的这枚导弹,升空后不久就发生了大爆炸。


1959年11月4日,一枚宇宙神D洲际弹道导弹在LC-13发射场发射成功。


改造之后,LC-13发射场成为了能够为NASA、美国空军、美国海军、美国国家侦察局的卫星载荷的宇宙神-阿金纳火箭发射场。


1966年8月10日,月球轨道器1号从该发射台发射升空。该卫星为后续阿波罗计划和联盟号计划寻找月面着陆点,并传回了第一幅在月球轨道拍摄的地球照片。


1959年5月19日,宇宙神7D洲际弹道导弹从LC-14发射场发射。


1978年4月7日,LC-13进行了最后一次发射(一枚宇宙神-阿金纳火箭)。该发射台是4个宇宙神系列发射台中使用最频繁,服役最久的。1984年4月16日,该发射台被录入美国国家史迹名录,但实际上并没有得到妥善维护。2005年4月6日,出于安全考虑,LC-13的锈蚀严重的塔架被拆除。(经讨论再三,最终决定用定向爆破的方式拆除,而这成了今后拆除其他发射塔架的标准方法。)


LC-15和LC-16发射场为大力神1号洲际弹道导弹而建。这款导弹是美国第一款二级洲际弹道导弹,详见小火箭的公号文章《从美国最早的洲际弹道导弹看项目管理》。


LC-19发射场为大力神2号洲际弹道导弹而设计建造。有关该导弹,详见小火箭的公号文章《井与肼的魅惑:大力神2号洲际弹道导弹》。


LC-19发射场用于拖拽大力神导弹以及相关设备的火车头。


因为双子座飞船是由大力神2号导弹改造而成的运载火箭送入太空的,因此所有的双子座载人飞船任务都是从LC-19发射场发射的。


土星1号火箭在LC-34号发射场准备发射。


土星1号火箭带着阿波罗7号飞船升空。


上世纪60年代,卡纳维拉尔角发射中心,第39号发射场的指示牌和信号灯后面,一枚土星5号火箭整装待发。(39号发射场由39A、39B和39C组成。)


1969年5月20日,一枚土星5号火箭(出厂编号506)顶着阿波罗11号飞船,缓缓地向39A发射场行进。之后的事情,很多人都比较熟悉了:1969年7月16日,这枚火箭,从39A起飞,完成了人类首次登月任务。“这是我个人的一小步,却是全人类的一大步”这句话通过电视直播,向全世界传递了这个事实,让公众共同分享了人类登月的喜悦。


其实,39A发射场与阿波罗飞船和土星5号火箭的缘分,从更早的时候就结下了。1967年11月9日,搭载阿波罗4号无人飞船的第一枚土星5号火箭在39A成功发射。这是土星5号火箭第一次向世界展示自己,同时也是39A第一次正式运营。


实际上,所有土星5号火箭都是在39号发射场发射升空的,除了载有阿波罗10号的那一枚土星5号火箭是从39B发射场升空的之外,其他所有载着阿波罗飞船的土星5号火箭都是在39A发射场发射的。


后来,39号发射场送走了土星5号后,40多年来,一直没有等到新的登月计划出现。


不过,传奇还在继续。1975年7月15日,一枚土星1号火箭搭载一艘阿波罗飞船从39A顺利升空。这艘飞船与苏联的联盟飞船在太空中进行了人类历史上第一次跨越国家的对接。(详见小火箭的2016年9月18日的公号文章《美国与苏联完成的人类首次跨国太空对接》。)


1979年,第一架航天飞机企业号(其实小火箭个人更喜欢“进取号”这个译名)在39A进行测试。这是她发射前20个月的样子,注意早期航天飞机推进剂贮箱是白色的,之后的航天飞机的贮箱改为橙红色的了。


公元1981年4月12日,哥伦比亚号航天飞机首次发射升空,执行STS-1任务(也就是人类历史上,航天飞机的第一次正式任务)。在这次54.5小时的任务中,哥伦比亚号航天飞机环绕地球36圈。同时,这次任务创造了刚出厂的航天飞行器在没有进行过无人飞行试验的前提下,第一次发射就执行载人飞行任务的美国航天发射纪录。这个纪录保持到了今天,今后有可能会被SLS火箭打破。当然,哥伦比亚的发射也是在39A。


39A发射场目送了人类第一架可以正式执行载人任务的航天飞机升空。


39A上矗立的奋进号航天飞机


2009年5月11日亚特兰蒂斯号航天飞机(左)与奋进号航天飞机(右),同时矗立在39号发射复合体(或者直接叫发射场)上。上图左侧为39A,右侧为39B。这是史上少有的2架航天飞机同时出现在同一个发射基地,整装待发。(实际上,这是最后一次。)


当时亚特兰蒂斯号准备执行哈勃望远镜的最后一次维护任务,而奋进号则随时待命,准备在亚特兰蒂斯号万一出现问题的时候,立即升空营救。


2011年7月8日,亚特兰蒂斯号航天飞机准备执行航天飞机的第135次任务。这是航天飞机最后一次执行任务。39A静静地守着航天飞机,看她走进历史。


从最早的测试,到第一次执行任务,再到最后一次任务,可以说,39号发射场与航天飞机项目是相伴一生的



1977年,大力神3号运载火箭运送旅行者2号发射升空,这是LC-41发射场。


2007年,德尔塔4号运载火箭首次于LC-37发射。


1962年,1枚民兵洲际弹道导弹在佛罗里达州发射成功。大家惊奇地发现,在发射场上空,有一个完美的烟圈形成了。(发射井里加压的燃气突然遇到常压空气,会立刻形成一个烟圈。民兵导弹从第一代到第三代,升级多多,但是这个烟圈却保留了下来。天气状况好时,该烟圈可升至600米高,凑巧的话,民兵导弹甚至可以恰好从其中穿过。)


这枚2015年3月23日凌晨3点36分发射的民兵III型洲际弹道导弹也吐了一个大烟圈。(不过这枚导弹是从加利福尼亚州的范登堡空军基地发射的。)


在佛罗里达导弹发射场发射的潘兴II弹道导弹。摄于1983年2月9日。


SpaceX


2016年5月拍摄的这张照片,显示了SpaceX公司进驻了39号发射场。


2017年2月,这枚顶着龙飞船的猎鹰9号火箭,复活了自2011年7月8日开始尘封的39A发射场。


蓝色起源


蓝色起源新工厂正在探索公园进行建设。该公园位于佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心。探索公园就在LC-36发射场附近。


产业集群


肯尼迪航天中心的确是佛罗里达州的一张名片。但是,如果提到佛罗里达州的航空航天产业的时候,只想到肯尼迪中心这一个地方,那就有些挂一漏万了。


佛罗里达州最大的产业是旅游业。上图为佛罗里达州的凤凰树。


佛罗里达州的第2大产业是农业。美国大多的柑橘类水果(67%)都产自于佛罗里达(74%的橘子、58%的柑橘和54%的葡萄柚)。


佛罗里达州人口众多,在2011年,该州人口1905万7542人(排名美国第4位);到了2014年,该州人口达到了1989万3297人(排名美国第3位)。小火箭在这里给出上图这张佛罗里达州的人口密度分布图,不仅仅是为了讲述人口本身,而是要进一步说明该州与航空航天产业的关系。


下图是佛罗里达州的航空产业分布图:


下图是佛罗里达州的航天产业的分布图:

通过比较就能够发现,佛罗里达州的航空航天产业分布情况与该州的人口分布情况高度相关。


实际上,佛罗里达州有500多家航天相关企业,1677家航空相关企业,20座民航机场、120座通航机场、20多个军用航空航天技术研究院所,是个名副其实的以航空航天为支柱产业的州。上图蓝色圆点为航空企业、红色为航天企业、黄色五角星为军事相关院所基地。


诺斯罗普·格鲁曼、洛克希德·马丁、波音、通用动力、普惠等公司均在佛罗里达州建立了研发中心或者工厂。按规模统计,佛罗里达州是世界上最大的民航客机装潢中心、最大的飞机维修和保养中心。


美国国家国防安全的需要促进了佛罗里达州的航空航天产业。美国军方是该州在航空航天领域最大的客户。在该州的20多个军事基地服务于美国的各个军种。与军事相关的研究每年能够给该州带来高达300亿美元的收入。 


派珀航空在佛罗里达设立生产基地。


波音CST-100飞船在佛罗里达州的总装线


洛克希德·马丁 西科斯基公司在佛罗里达州的生产线


在佛罗里达某空军基地上空飞行的一架F-35B


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