2016年11月3日：“大火箭”首飛成功的那一刻

2016年11月3日，中國(guó)目前運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭—長(zhǎng)征五號(hào)在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空，約30分鐘后，載荷實(shí)踐十七號(hào)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，首次發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首飛成功，標(biāo)志著我國(guó)運(yùn)載火箭的規(guī)模實(shí)現(xiàn)了從中型到大型的跨越，將顯著提升我國(guó)把各種航天器送入太空的能力，加快我國(guó)由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的步伐。

運(yùn)載火箭是把各種航天器送入空間軌道的運(yùn)載工具。 20世紀(jì)60年代以來，我國(guó)相繼研制出的運(yùn)載火箭有長(zhǎng)征一號(hào)、風(fēng)暴一號(hào)、長(zhǎng)征一號(hào)丁、長(zhǎng)征二號(hào)、長(zhǎng)征二號(hào)丙、長(zhǎng)征二號(hào)丙改進(jìn)型、長(zhǎng)征二號(hào)丁、長(zhǎng)征二號(hào)E、長(zhǎng)征二號(hào)F、長(zhǎng)征二號(hào)FT1、長(zhǎng)征二號(hào)FT2、長(zhǎng)征三號(hào)、長(zhǎng)征三號(hào)甲、長(zhǎng)征三號(hào)乙、長(zhǎng)征三號(hào)丙、長(zhǎng)征四號(hào)、長(zhǎng)征四號(hào)甲、長(zhǎng)征四號(hào)乙、長(zhǎng)征四號(hào)丙、長(zhǎng)征六號(hào)、長(zhǎng)征十一號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)以及長(zhǎng)征五號(hào)，總計(jì)達(dá)23種型號(hào)，除了8種已經(jīng)退役，其余均在服役。可以說，中國(guó)航天科技的每項(xiàng)成就都首先歸功于長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭。長(zhǎng)征五號(hào)就是長(zhǎng)征火箭家族中的最新成員，更是其中的“大塊頭”。另外，還有在研中的長(zhǎng)征五號(hào)乙、長(zhǎng)征六號(hào)甲、長(zhǎng)征七號(hào)甲、長(zhǎng)征八號(hào)等型號(hào)，以及論證中的長(zhǎng)征十一號(hào)甲、長(zhǎng)征九號(hào)等。

按照運(yùn)載能力劃分，運(yùn)載火箭可分為小型、中型、大型和重型四類。在我國(guó)，一般將近地軌道運(yùn)載能力為2噸及其以下的火箭稱為小型運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力為2～20噸的火箭稱為中型運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力為20～50噸的火箭稱為大型運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力為50噸及其以上的火箭稱為重型運(yùn)載火箭。大、重型運(yùn)載火箭因其運(yùn)載能力強(qiáng)，科技難度大，對(duì)國(guó)家綜合實(shí)力要求高的特點(diǎn)，成為一個(gè)國(guó)家航天水平和實(shí)力的最佳體現(xiàn)。

作為我國(guó)研制高度最高、體積最大、起飛規(guī)模最大、運(yùn)載能力最大的大型運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征五號(hào)火箭的高度達(dá)到了57米，有20層樓高；芯級(jí)直徑達(dá)5米，突破了長(zhǎng)征家族現(xiàn)役火箭芯級(jí)直徑3.35米的限制，助推器最大直徑達(dá)3.35米；起飛推力首次超過1000噸，起飛重量約870噸，具備近地軌道25噸級(jí)、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸級(jí)的運(yùn)載能力，比現(xiàn)役長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭運(yùn)載能力提升了2.5倍以上。

除了運(yùn)載能力大之外，長(zhǎng)征五號(hào)與原有火箭相比的優(yōu)勢(shì)還在于，一是采用液氧煤油或者液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)，填補(bǔ)了我國(guó)大推力無毒無污染液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的空白，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保的研制理念；二是模塊化的設(shè)計(jì)，能夠滿足不同重量有效載荷的發(fā)射需要，增加了選擇性和發(fā)射的靈活性。

令人遺憾的是，在2017年7月2日進(jìn)行的第二次發(fā)射試驗(yàn)任務(wù)中，長(zhǎng)征五號(hào)遙二火箭飛行至346秒時(shí)突發(fā)故障，未能將實(shí)踐十八號(hào)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)失利。根據(jù)分析仿真計(jì)算及地面試驗(yàn)結(jié)果，故障原因?yàn)樾疽患?jí)液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)一分機(jī)渦輪排氣裝置在復(fù)雜力熱環(huán)境下，局部結(jié)構(gòu)發(fā)生異常，發(fā)動(dòng)機(jī)推力瞬時(shí)大幅下降，致使發(fā)射任務(wù)失利。

航天活動(dòng)本來就是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的工程，面對(duì)前進(jìn)道路上的挫折，火箭工程研發(fā)隊(duì)伍并沒有氣餒，他們?cè)谌媛鋵?shí)故障改進(jìn)措施的基礎(chǔ)上，對(duì)芯一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的芯一級(jí)液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)完成多次地面熱試車考核，驗(yàn)證了改進(jìn)措施的有效性。長(zhǎng)征五號(hào)遙三火箭有望于近期發(fā)射。

與此同時(shí)，我國(guó)第一款重型運(yùn)載火箭—長(zhǎng)征九號(hào)也已完成深化論證并進(jìn)行先期技術(shù)攻關(guān)，其近地軌道運(yùn)載能力將達(dá)100噸以上，這無疑又是一步巨大的跨越。攻關(guān)重點(diǎn)在于突破超過9米直徑火箭箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造以及480噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)、220噸級(jí)液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)，爭(zhēng)取在2028年前后從海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心實(shí)現(xiàn)首飛。

隨著重型運(yùn)載火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)大流量單噴嘴試驗(yàn)取得成功，使得該型發(fā)動(dòng)機(jī)大流量高效穩(wěn)定燃燒成為可能，從而在長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭研制的萬里長(zhǎng)征路上邁出第一步。

由于長(zhǎng)征九號(hào)重型火箭采用超大直徑9米左右箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，位于連接貯箱的筒段、前后底與火箭的箱間段之間的過渡環(huán)直徑很大，是傳力的關(guān)鍵部位，承載力強(qiáng)，受力較集中。以往型號(hào)產(chǎn)品的過渡環(huán)通常采用分段式鍛造，再把各部段之間焊接起來。但對(duì)于大直徑的重型火箭過渡環(huán)，從增強(qiáng)工程安全性出發(fā)，必須采用整體鍛造法制備。據(jù)悉，這一技術(shù)瓶頸已被科研人員攻破，且采用整體鍛造法制備超大直徑過渡環(huán)的技術(shù)在國(guó)際上尚屬首創(chuàng)。最新消息是，2019年3月24日，長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器-渦輪泵聯(lián)試成功。這一系列進(jìn)展無疑為重型火箭研制的順利開展奠定了基礎(chǔ)。

火箭的推力有多大，航天的舞臺(tái)就有多大。重啟征程的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭，將承擔(dān)我國(guó)未來空間站的多個(gè)艙段、大質(zhì)量衛(wèi)星以及月球、火星乃至木星探測(cè)器一系列的發(fā)射任務(wù)，可謂任重而道遠(yuǎn)。而邁出萬里長(zhǎng)征第一步的長(zhǎng)征九號(hào)運(yùn)載火箭，更將我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)水平帶上一個(gè)新的高度，載人登月、著陸火星以及深空探測(cè)的壯舉將由它來實(shí)現(xiàn)。

（本刊記者）

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