中國發射長征五號火箭與海上測控能力
2020.01.10
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壹、新聞重點
中國長征五號火箭2019年12月27日從海南省文昌市發射基地升空，將實踐20號衛星送進地球同步軌道，該型火箭是中國運載能力最大、發動機最多的火箭，曾於2016年、2017年兩度發射，但狀況不佳。[1] 此次發射的測控及運輸任務依前例係由中國衛星海上測控部負責，先由遠望21、22號將火箭經海上運輸從天津至海南，發射過程再由遠望3號、5號、7號船負責海上測控。[2] 這隻船隊使中國成為少數可執行海上火箭發射與遠洋測控的國家。
貳、安全意涵
一、長征火箭運載能力逐漸追上美俄
長征五號火箭由國防科技工業局組織計畫，中國航天科技集團公司所屬中國運載火箭技術研究院負責研發，自2006年批准立項，已於2016年11月3日發射（二級故障，仍成功將實踐17號衛星送入軌道）、2017年7月2日發射失敗，2019年成功發射。使用無毒無污染的液氧液氫和液氧煤油作為推進燃料，總長57公尺，直徑5公尺，最大推力超過1,000噸，可推送25噸物體至近地軌道（low Earth orbit, LEO）、14噸至地球同步軌道（geosynchronous orbit, GSO）。本次運載的「實踐20號」衛星是改良自「東方紅5號」衛星，為中國新一代地球同步軌道衛星，技術指標具國際水準，被賦予未來15年內通信、微波遙感和光學遙感等的任務需求。回顧長征1號火箭在1970年4月將中國第1顆人造衛星「東方紅1號」送入太空，截至2019年長征系列運載火箭的發射次數已達323次，成功將500多個航天器送入預定軌道。觀察中國運載火箭發展由長征7號火箭的最高酬載量，近地軌道為14噸、地球同步軌道為5.5噸來看，現有長征五號火箭酬載能力顯然大幅提升，直追美俄歐等國（詳見表1）。
表1、長征五號與各國現役主要運載火箭
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型號 |
製造商 |
運載能力（噸） |
首飛 |
發射次數 |
|
|
近地軌道 |
同步軌道 |
||||
|
Falcon Heavy |
美國Space X |
63 |
26.7 |
2018 |
3 |
|
Delta Ⅳ |
美國聯合發射聯盟ULA |
28.3 |
14 |
2014 |
10 |
|
長征五號 |
中國航太科技集團 |
25 |
14 |
2016 |
3 |
|
Angara A5 |
俄羅斯Khrunichev |
24.5 |
3 |
2016 |
2 |
|
Proton-M |
俄羅斯Khrunichev |
23 |
3.2 |
2001 |
109 |
|
Ariane 5 |
歐洲空中巴士 |
21 |
10.7 |
1996 |
82 |
|
Atlas V |
美國聯合發射聯盟ULA |
20.5 |
8.9 |
2002 |
81 |
|
H-IIB |
日本三菱重工 |
19 |
8 |
2009 |
8 |
|
H-IIA |
日本三菱重工 |
15 |
6 |
2001 |
40 |
|
GSLV Mk Ⅲ |
印度太空研究組織ISRO |
10 |
4 |
2014 |
4 |
資料來源：林柏州整理自公開資料。
二、中國藉部署海上測控船彌補陸上測控點不足
中國衛星海上測控部隸屬中國人民解放軍戰略支援部隊航天系統部，代號63680部隊，駐地在江蘇省無錫市江陰市，轄下航天遠洋測量船基地。該部在軍改前為總裝備部直屬單位。此船隊參與歷次解放軍飛彈試射的海上測控任務，如1980年執行第一次任務，為洲際彈道飛彈全程飛行測量任務，使中國成為繼美國、俄羅斯/蘇聯、法國之後第四個具備海上跟蹤測量能力的國家；1982年與海軍傳統動力潛艦及水面艦等17艘軍艦前往南太平洋執行遠程運載火箭（疑為巨浪1型）試射，使中國成為世界第五個具有水下發射飛彈能力的國家；1988年執行092型核動力潛艦飛彈試射測控。該部隊轄下航天遠洋測量船有遠望3號、5號、6號、7號及火箭運輸船遠望21號、遠望22號，合計6艘大型遠洋船艦（詳見表2）。[3] 在本次任務中，遠望21號、22號於10月22日自天津啟航，於28日抵達海南省文昌，將火箭與衛星分段運送至文昌航天發射場，至於遠望3、5、7號則於12月25日部署於太平洋地區。遠望船隊執行此次任務仍依循過去中國歷次發射任務前，均在大洋部署海上測控船，係以彌補整個飛行軌道的測控間隙為主要目的。
表2、遠望船隊概況
|
船名 |
任務重點 |
服役 |
|
遠望3號 航天遠洋測量船 |
中國第二代航天遠洋測量船，長180公尺、寬22.2公尺，高37.8公尺，滿載吃水8公尺，排水量1.7萬噸，巡航速度18節，最大航速20節，續航能力1.8萬浬。1983年參與首枚通信衛星發射任務，已執行神舟、嫦娥、北斗等83次海上測控任務。 |
1994年下水 2015年交付 |
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遠望5號 航天遠洋測量船 |
長222.2公尺，寬25.2公尺，高40.85公尺，滿載吃水8.2公尺，滿載排水量2.5萬噸，抗風能力達12級以上。 |
2007年交付 |
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遠望6號 航天遠洋測量船 |
中國第三代航天遠洋測量船，長222.2公尺、寬25.2公尺、排水量2.5萬噸，可單船多目標測控衛星。 |
2006年開工 2007年下水 2008年交付 |
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遠望7號 航天遠洋測量船 |
長220公尺、高40公尺，滿載排水量近3萬噸，抗風能力達12級，2019年擔任首次固體火箭海上發射技術試驗任務的指揮船。 |
2014年開工 2015年下水 2016年交付 |
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遠望21號 火箭運輸船 |
運載2019年長征五號火箭任務，長130公尺，寬19公尺，高37公尺，滿載吃水5.8公尺，排水量9,080噸，抗風能力達12級。 |
2012年開工 2013年交付 |
|
遠望22號 火箭運輸船 |
運載2019年長征五號火箭任務，長130公尺，寬19公尺，高37公尺，滿載吃水5.8公尺，排水量9,080噸，抗風能力達12級。 |
2012年開工 2013年交付 |
資料來源：林柏州整理自公開資料。
參、趨勢研判
一、長征火箭將有助於執行未來探月及火星探測計畫
近年大國在航太領域競爭激烈，美國總統川普宣示希望在2024年重返月球，印度繼2019年9月登月失敗，將在2021年捲土重來。中國航太科技發展由信息化與工業部、國家航天局、國防科技工業局及中央軍委裝備發展部中國載人航天工程辦公室（921工程辦公室）等機關負責籌辦，研發與製造多由「中國航天科技集團」及「中國航天科工集團」負責，兩大集團員工約16萬人。發射任務均由解放軍戰略支援部隊及中國航天科技集團公司的子公司中國長城工業集團有限公司轄下中國衛星發射測控系統部（China Satellite Launch and Tracking Control General）負責，典型屬軍民合作、軍民融合領域。針對此次發射，《2016中國的航天》白皮書即定位長征五號為「中國運載火箭升級換代的重要標誌」。「中國航天集團」2020年1月召開工作會議預劃在當年度將進行北斗3號、探月工程、火星探測等重大任務發射，以及長征五號B、長征7號A、長征8號等3型火箭首次發射，而長征五號強大酬載能力將在未來的探月三期、火星探測、載人空間站等任務扮演重任。觀察目前，為發展深空探險，美國SpaceX正研發「大獵鹰」（Big Falcon Rocket, BFR）火箭，近地軌道酬載能力為150噸、NASA發展的「太空發射系統」（Space Launch System, SLS）將達130噸、中國也發展長征9號推升酬載力為140噸，大國競逐將持續。
二、中國可能尋求建立其他海外陸上測控站
在火箭發射過程需全程進行測控，透過設置測控站對航空器進行追蹤、測量、遙測、遙控及通信，衛星進入軌道後也必須借助測控站、資料接收站進行聯繫、通信等工作，這些站體依設置位置區分為陸上測控站、海上測量船、空中測量飛機、中繼衛星（天鏈1號）等4類，透過建置在全球的測控網，將衛星送至軌道、順利運作。[4] 過去出於政治因素，中國於全球部署測控站遭遇困難，故藉由建造遠望船隊執行海上測控任務。目前，國外學者由2016年執行的天宮1號及歷次任務可知，中國在境外至少設置瑞典基律納（Kiruna，北極圈內）、巴基斯坦喀拉蚩（Karachi）、納米比亞史瓦科蒙（Swakopmund）、肯亞馬林迪（Malindi）、澳洲當加拉（Dongara）、智利聖地牙哥（Santiago）、巴西阿爾坎特拉（Alcântara）、阿根廷內烏肯（Neuquén）、法國奧賽蓋爾（Aussaguel）及南印度洋屬地凱爾蓋朗（Kerguelen）等10座陸上測控站（詳見圖），[5] 部分以租用、跨國合作研發、民間合作等方式進行，例如中國與巴西合作研製衛星，即在南非、新加坡及巴西設立衛星資料接收站，但境外陸上測控站建設獨缺太平洋。1996年曾在吉里巴斯建立陸上測控站，2003年台灣與吉里巴斯復交，該站也在美國介入下終止運作，僅留少數人維護。近期中國推動「一帶一路」，拉攏台灣邦交國，也逐步插旗原屬紐澳美勢力範圍的太平洋島國。若再對照本次發射任務，3艘海上測控船均部署在太平洋，未來中國可能會尋找太平洋島國適當地點建立陸上測控站。
圖、中國海外航天測控站
資料來源：林柏州整理自公開資料。
[1]〈長征五號遙三運載火箭發射飛行試驗取得圓滿成功〉，《人民網》，2019年12月27日，http://scitech.people.com.cn/BIG5/n1/2019/1227/c1007-31526654.html。
[2]〈三艘遠望號船布陣大洋，靜待「胖五」飛天〉，《中國科技網》，2019年12月26日，http://www.stdaily.com/kjrb/kjrbbm/2019-12/26/content_847841.shtml；〈汽笛聲響起 紅旗飄揚 遠望號火箭運輸船隊今日出航〉，中國國防部，2019年10月12日，http://www.mod.gov.cn/big5/photos/2019-10/12/content_4852783.htm。
[3]〈遠望5號船與遠望7號船同時出航執行海上測控任務〉，《新華網》，2019年11月10日，http://www.xinhuanet.com/politics/2019-11/10/c_1125214192.htm；〈長征五號發射在即 遠望號火箭運輸船隊啟航〉，中國國防部，2016年8月16日，http://www.mod.gov.cn/big5/photos/2016-08/16/content_4713511.htm；〈遠洋測量船〉，《人民網》，2010年8月15日，http://scitech.people.com.cn/BIG5/25509/55912/228163/228461/228480/15420212.html；劉華清，《劉華清回憶錄》，（北京：解放軍出版社，2004），頁497-502。
[4]〈為「大衛星」持久供能 「無形手」牽引飛天路——長征五號運載火箭發射背後的智慧創新〉，《新華網》，2019年12月28日，http://www.xinhuanet.com/tech/2019-12/28/c_1125398726.htm。
[5]Marco Aliberti, When China Does to the Moon (Geneve: Springer, 2015), p.89;〈中國航太測控網覆蓋全球〉，《青年參考》，2013年12月4日，http://qnck.cyol.com/html/2013-12/04/nw.D110000qnck_20131204_1-18.htm；〈測控通信網的組成〉，中國航太科技集團有限公司，2012年9月17日，https://bit.ly/2tOJNGI；〈航太測控站〉，《人民網》，2011年8月15日，https://bit.ly/2QDunho。