前不久，長征七號火箭載著天舟六號貨運飛船在文昌航天發射場轉運的視頻，再次引起了大家關注。火箭完成總裝測試后，從總裝測試廠房轉移到發射工位，其過程就是火箭轉運或轉場。實際上，火箭常見的轉運方式有“躺著”轉運和“站著”轉運。那么，為什么大同小異的運載火箭會發展出截然不同的轉運方式？它們又各有什么優劣呢？

水平轉運成本低

運載火箭“躺著”轉運，學名水平轉運。蘇聯首創火箭水平轉運方式，俄羅斯繼續發展到今天，是該國轉運方式的主流，在其他國家也得到了應用，是一種常見的轉運方式。

(資料圖片僅供參考)

火箭采用水平轉運時，發射系統設計比較簡單，經常看到俄羅斯使用火車拉著火箭水平轉運起豎車和聯盟號火箭進發射場的畫面，充滿蒸汽朋克的歷史厚重感。“質子號”也是用火車水平轉運，哪怕是蘇聯時代空前絕后的能源號重型運載火箭，也都采用水平轉運方式。

由火車運輸的聯盟號運載火箭

火箭會在總裝和測試廠房中水平裝配，隨后水平轉運到發射工位，之后由起豎機構進行起豎操作，把水平狀態的火箭和載荷組合體，變成垂直狀態等待測試和發射。曾經是世界上最大火箭的“土星五號”也就10米直徑，常見的聯盟號火箭采用并聯捆綁式設計，芯級直徑2.95米，最大直徑也就10.3米，因此對絕大多數僅需水平轉運的火箭來說，總裝廠房高度十幾米就夠用了。

如果火箭采用垂直轉運，需要建造幾十米甚至上百米高的總裝測試大樓，這花錢就太多了。運載火箭垂直吊裝不僅麻煩費勁，而且高空作業也帶來了更多危險。水平轉運配套的水平組裝方式便于快速組裝，以及擴大廠房增加組裝線，這些都有利于實現火箭的快速發射。蘇聯人搞運載火箭一上手就選擇了水平轉運方式，避免了火箭垂直吊裝的問題，是很合理的選擇。

冷戰結束后，蘇聯水平轉運技術得到了美國青睞。例如，美國德爾塔IV火箭、獵鷹9火箭都采用水平轉運方式，其目的就是降低火箭在地面測發的成本。

垂直轉運更可靠

火箭除了“躺著”轉運外，還有“站著”走的垂直轉運方式。火箭垂直轉運自然要垂直組裝，這就需要高大的總裝測試大樓。盡管如此，“三垂”也就是垂直總裝、垂直測試、垂直轉運模式仍然得到了廣泛應用。美國長期以來以“三垂”模式為主，受其影響，歐空局和日本的主力運載火箭也采用“三垂”模式。一些國家尤其是歐日的火箭普遍使用垂直轉運模式，我國的長征二號F、長征五號和長征七號等火箭也是垂直轉運模式，主要原因是垂直轉運的效果更好。

神舟十三號船箭組合體轉運至發射區

眾所周知，運載火箭都是垂直發射的，而垂直轉運的火箭都使用垂直組裝方式。火箭垂直組裝完成后，到發射前都保持垂直狀態。垂直轉運的火箭只需要組裝完成后進行一次全面測試，其發射前的測試可以大大簡化。水平組裝雖然方便，但火箭橫向上容易出現受力不平衡的問題，而且完成轉運后在發射工位有一個起豎過程，火箭從水平承力轉為垂直承力，整體受力狀態的變化會影響火箭的狀態。水平組裝完成后的測試再全面和完善，起豎后也要再進行大量測試，檢查起豎前后火箭狀態的變化。

為提高火箭運載能力，科研人員都追求極限降低結構重量，本來考慮火箭在飛行時的縱向承力需求就很頭疼了，如果采用水平轉運方式，還必須考慮加強橫向強度，同等技術水平下結構重量有增無減，運載能力就要打個折扣。

更重要的是，精密嬌貴的衛星對放置狀態極為敏感，有些衛星帶有超大的輕質折疊天線，根本不許改變放置姿態，星箭合攏完成組裝后，就只能采用垂直轉運方式，最大限度地保持衛星狀態不發生變化。總之，雖然垂直轉運需要配套垂直組裝，而垂直總裝大樓的建筑成本也較高，但垂直轉運最大限度保證了火箭和衛星的狀態不變，提高了火箭和衛星的可靠性。

未來火箭轉運方式多

水平轉運省錢，垂直轉運可靠，有沒有什么辦法融合兩者的優點呢？美國航天已經做了一些創新嘗試。美國的德爾塔IV火箭雖然是水平轉運，但看轉運照片就知道，它和俄羅斯的“聯盟號”等火箭的水平轉運是大不相同的：水平轉運的德爾塔IV火箭并不完整，只有“無頭”的火箭第一級和第二級，它的整流罩/有效載荷組合體是等“無頭”火箭運抵發射區起豎后，才用垂直吊裝方式和推進級對接，這種混合模式既有水平組裝費用低，又有載荷垂直組裝狀態不變的優勢，可能會成為未來的發展方向。現在美國獵鷹重型火箭為發射高價值的軍用衛星，正在建造巨大的垂直總裝塔，實現大型精密軍用衛星的垂直總裝。

無論是“三平”還是“三垂”，都是上世紀誕生的火箭測發模式，隨著可重復使用航天運載器的發展，未來火箭可能不再需要轉運。美國在上世紀90年代曾計劃研制三角快帆復用航天器，這是一種垂直發射垂直返回的單級入軌火箭，它從設計概念上就沒有組裝和轉運的問題。

當然，“三角快帆”的驗證機DC-X都半途而廢，后續研發更是無疾而終，但它畢竟指出了一個前途無限的路線。現在，SpaceX公司正在研制“星艦”運輸系統，作為一種二級入軌完全重復使用的火箭，它的第一級“超重”和第二級“星艦”都將火箭精確反推降落，懸停到發射塔架附近，并由發射塔架上的機械臂Mechazilla夾住回收。“超重”和“星艦”將借助Mechazilla機械臂，直接在發射塔架上垂直組裝。換句話說，雖然“星艦”系統的設計更復雜，但它同樣沒有轉運的問題，未來火箭取消轉運，或許是大勢所趨。（作者：張雪松）

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