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      400 次發(fā)射:長(zhǎng)征火箭映射中國(guó)航天加速度

      2022-01-23 03:38:42楊宇光
      太空探索 2022年1期
      關(guān)鍵詞:長(zhǎng)征三號(hào)長(zhǎng)征二號(hào)液氧

      文/楊宇光

      ▲ 2021 年12 月10 日,長(zhǎng)四乙火箭發(fā)射瞬間 吳敬博攝

      2021 年12 月10 日,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功將實(shí)踐六號(hào)05 組衛(wèi)星發(fā)射升空,至此,我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭完成了第400 次發(fā)射?;叵腴L(zhǎng)征火箭的第300 次發(fā)射,還僅僅是在兩年多前。可以說(shuō),長(zhǎng)征火箭發(fā)射正朝著越來(lái)越密集、越來(lái)越可靠的方向發(fā)展,且總的入軌質(zhì)量和平均每次發(fā)射的入軌質(zhì)量也越來(lái)越高。長(zhǎng)征火箭不但在中國(guó)航天發(fā)射中扮演著主力軍角色,而且在世界航天發(fā)射領(lǐng)域也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

      從無(wú)到有的第一個(gè)100 次

      1970 年4 月24 日,我國(guó)使用長(zhǎng)征一號(hào)火箭成功將我國(guó)首顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”送入太空,標(biāo)志著中國(guó)人航天時(shí)代的到來(lái)。

      由于該火箭的直徑只有2.25 米,發(fā)展?jié)摿τ邢?,因此我?guó)又研制了直徑更大的長(zhǎng)征二號(hào)火箭。但受我國(guó)鐵路運(yùn)輸隧道的尺寸限制,火箭直徑只能限制在3.35 米以內(nèi),由此形成了“長(zhǎng)征二號(hào)”系列、“長(zhǎng)征三號(hào)”系列和“長(zhǎng)征四號(hào)”系列運(yùn)載火箭。

      “長(zhǎng)征二號(hào)”使我國(guó)具備了兩噸級(jí)衛(wèi)星的入軌能力,并多次發(fā)射返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星。后來(lái)經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn),形成了長(zhǎng)征二號(hào)C/D/E/F等派生型號(hào),在我國(guó)近地軌道/太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星的發(fā)射中扮演著重要角色。

      另外,這個(gè)系列中還有“風(fēng)暴一號(hào)”和“風(fēng)暴二號(hào)”,并在1981 年執(zhí)行了我國(guó)首次“一箭三星”發(fā)射任務(wù)。

      相對(duì)于“長(zhǎng)征二號(hào)”系列,“長(zhǎng)征三號(hào)”系列則將目光瞄準(zhǔn)高軌衛(wèi)星,它在“長(zhǎng)征二號(hào)”兩級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,增加以高性能液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的三子級(jí)。該火箭在1984 年將我國(guó)首顆地球同步軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射入軌,并在1990 年執(zhí)行了我國(guó)首次為國(guó)外提供衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的“亞洲一號(hào)”任務(wù)。

      ▲ 長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭豎立在發(fā)射臺(tái)上

      后來(lái)的“長(zhǎng)征三號(hào)甲”系列以“長(zhǎng)征三號(hào)甲”為基本型,分別捆綁0、4、2 個(gè)2.25 米直徑的助推器,形成了地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力2.6 噸~5.5噸的長(zhǎng)征三號(hào)甲/乙/丙等型號(hào)。

      在我國(guó)地球同步軌道通信衛(wèi)星工程中,同時(shí)發(fā)展起來(lái)的“長(zhǎng)征四號(hào)”在“長(zhǎng)征二號(hào)”系列結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了常溫動(dòng)力的液體三子級(jí),在我國(guó)太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星發(fā)射中扮演著重要角色。

      在前100 次發(fā)射中,長(zhǎng)征火箭也經(jīng)歷過(guò)挫折。1992 年3 月22 日,“長(zhǎng)征二號(hào)E”發(fā)射澳大利亞通信衛(wèi)星時(shí),因?yàn)殇X制多余物造成助推器故障,導(dǎo)致發(fā)射中止,這一天后來(lái)被定為航天質(zhì)量日。1996 年,“長(zhǎng)征三號(hào)乙”首飛時(shí)因姿態(tài)失控,墜毀在發(fā)射場(chǎng)附近的山坡上。

      中國(guó)航天人痛定思痛,逐漸形成了嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠性規(guī)范,目前長(zhǎng)征系列火箭的發(fā)射成功率已達(dá)世界領(lǐng)先水平。2003 年,“長(zhǎng)征二號(hào)F”將承載著楊利偉的神舟五號(hào)載人飛船發(fā)射入軌,標(biāo)志著我國(guó)擁有了具備載人能力的火箭。

      更高更遠(yuǎn)的第二個(gè)100 次

      2007 年,長(zhǎng)征火箭在實(shí)現(xiàn)第100次發(fā)射7 年半后,就實(shí)現(xiàn)了第二個(gè)100 次發(fā)射。在此期間,雖然長(zhǎng)征火箭家族沒(méi)有新成員加入,但“長(zhǎng)征二號(hào)”系列和“長(zhǎng)征三號(hào)”系列不斷迭代升級(jí),性能逐漸提高,鑄就了一個(gè)又一個(gè)輝煌。

      在這一階段前,長(zhǎng)征火箭所達(dá)到的最大高度是發(fā)射中歐合作的“雙星計(jì)劃”任務(wù),將衛(wèi)星送到了遠(yuǎn)地點(diǎn)達(dá)7 萬(wàn)公里的軌道。而經(jīng)常執(zhí)行的地球同步軌道發(fā)射任務(wù),火箭一般只將衛(wèi)星送到3.6 萬(wàn)公里高度。對(duì)38 萬(wàn)公里外的月球而言,為了穩(wěn)妥起見(jiàn),2007年“長(zhǎng)征三號(hào)甲”只將嫦娥一號(hào)探測(cè)器送到地球同步轉(zhuǎn)移軌道,隨后由探測(cè)器自身多次變軌飛向月球。

      到了2010 年,“長(zhǎng)征三號(hào)丙”已經(jīng)能夠?qū)㈡隙鸲?hào)探測(cè)器直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道,代表了我國(guó)航天發(fā)射能力和入軌精度上了一個(gè)新臺(tái)階。

      ▲ 長(zhǎng)征二號(hào)F 運(yùn)載火箭發(fā)射瞬間

      2011 年,載人航天領(lǐng)域的“天宮一號(hào)/神舟八號(hào)”任務(wù)對(duì)長(zhǎng)征火箭提出了更高要求,這是我國(guó)首次執(zhí)行空間交會(huì)對(duì)接任務(wù),必須將神舟飛船發(fā)射到與“天宮一號(hào)”共面的軌道。由于有這樣嚴(yán)格的要求,通過(guò)零窗口發(fā)射技術(shù)和迭代制導(dǎo)技術(shù),長(zhǎng)征火箭圓滿完成了“神舟八號(hào)”“神舟九號(hào)”“神舟十號(hào)”發(fā)射任務(wù)。

      脫胎換骨的第三個(gè)100 次

      2014 年~2019 年,長(zhǎng)征火箭完成了第三個(gè)100 次發(fā)射任務(wù)。與以往不同的是,在老一代“長(zhǎng)征二號(hào)”“長(zhǎng)征三號(hào)”和“長(zhǎng)征四號(hào)”續(xù)寫不老傳奇的同時(shí),新一代“長(zhǎng)征五號(hào)”“長(zhǎng)征六號(hào)”和“長(zhǎng)征七號(hào)”也登上歷史舞臺(tái)。該系列火箭以無(wú)毒無(wú)污染的煤油/液氧和液氫/液氧為推進(jìn)劑,不但運(yùn)載能力有極大提升,技術(shù)水平也有了質(zhì)的飛躍。

      2015 年9 月,“長(zhǎng)征六號(hào)”作為我國(guó)新一代運(yùn)載火箭家族的首個(gè)成員,在太原衛(wèi)星發(fā)射中心將20 顆衛(wèi)星發(fā)射入軌。該火箭的一子級(jí)采用一臺(tái)推力達(dá)120 噸級(jí)的YF-100 發(fā)動(dòng)機(jī),使用煤油/液氧為推進(jìn)劑。

      此后,各子級(jí)均采用煤油/液氧推進(jìn)劑的“長(zhǎng)征七號(hào)”在2016 年發(fā)射成功,使我國(guó)的低軌道運(yùn)載能力提升到14 噸級(jí)。2016 年年末,首飛的“長(zhǎng)征五號(hào)”更是長(zhǎng)征火箭家族中的“王者”,使我國(guó)地球同步轉(zhuǎn)移軌道的運(yùn)載能力提升到14 噸,并實(shí)現(xiàn)了我國(guó)5米直徑箭體模塊的首次使用。

      不過(guò),我國(guó)在2017 年也遭遇“長(zhǎng)征五號(hào)遙二”飛行失利的挫折。此后研制隊(duì)伍對(duì)YF-77 液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn),使得這種推力達(dá)50 噸級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)在后來(lái)的發(fā)射任務(wù)中連戰(zhàn)連捷。

      在這一階段,我國(guó)的遠(yuǎn)征系列上面級(jí)也投入使用,分別用于“長(zhǎng)征三號(hào)甲”“長(zhǎng)征二號(hào)”和“長(zhǎng)征五號(hào)”等火箭組合,為原有型號(hào)執(zhí)行更加靈活多樣的飛行任務(wù)提供了可能。特別是在北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射中,遠(yuǎn)征上面級(jí)扮演著極為重要的角色。

      長(zhǎng)征火箭家族中的首種全固體火箭——“長(zhǎng)征11 號(hào)”,也在這時(shí)期投入使用。它具有反應(yīng)快速、使用簡(jiǎn)便、可以實(shí)施快速發(fā)射及海上發(fā)射的特點(diǎn),在小衛(wèi)星發(fā)射中扮演了重要角色。

      大國(guó)重器的第四個(gè)100 次

      2019 年~2021 年的兩年多時(shí)間里,雖然時(shí)間短暫,卻是中國(guó)航天從航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要階段。這一時(shí)期實(shí)施了多次重要的發(fā)射任務(wù)。

      “長(zhǎng)征五號(hào)”在2020年完成了“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射任務(wù),這次發(fā)射也是長(zhǎng)征火箭第一次以第二宇宙速度飛行,直接將載荷送入能夠脫離地球引力的雙曲線軌道。該火箭在2020 年11 月發(fā)射的“嫦娥五號(hào)”,更是實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次月球采樣返回任務(wù)。

      “長(zhǎng)征五號(hào)”家族的另一個(gè)成員——“長(zhǎng)征五號(hào)B”,是世界上現(xiàn)役唯一的一級(jí)半構(gòu)型運(yùn)載火箭,通過(guò)2020 年的試驗(yàn)性發(fā)射,我國(guó)掌握了直徑5 米、長(zhǎng)度超過(guò)20 米的整流罩技術(shù),并在今年將我國(guó)天宮空間站的首個(gè)艙段——“天和”送入軌道,開(kāi)啟了中國(guó)空間站建設(shè)時(shí)代。

      ▲ 長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭發(fā)射嫦娥二號(hào)月球探測(cè)器

      “長(zhǎng)征七號(hào)”家族的新成員——“長(zhǎng)征七號(hào)A”,是在“長(zhǎng)征七號(hào)”的基礎(chǔ)上充分繼承“長(zhǎng)征三號(hào)甲”三子級(jí)的技術(shù)狀態(tài),形成了地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力達(dá)7 噸的新型火箭,進(jìn)一步完善了我國(guó)高軌發(fā)射運(yùn)載火箭的型譜。

      新一代運(yùn)載火箭家族的另一個(gè)成員——“長(zhǎng)征八號(hào)”,也在2020 年實(shí)現(xiàn)了首飛,它在“長(zhǎng)征七號(hào)”助推器/芯一級(jí)的基礎(chǔ)上,將“長(zhǎng)征三號(hào)甲”三子級(jí)作為第二級(jí),并采用了多項(xiàng)新技術(shù),未來(lái)有望成為我國(guó)可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭。

      總之,經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,長(zhǎng)征火箭家族在逐漸壯大的同時(shí),也在不斷創(chuàng)造新輝煌,未來(lái)有望在“長(zhǎng)征五號(hào)”5 米直徑模塊的基礎(chǔ)上,研制地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力達(dá)25 噸的新一代載人運(yùn)載火箭,以及直徑達(dá)9.5米,近地軌道運(yùn)載能力達(dá)140 噸級(jí)的長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭,將為我國(guó)早日成為航天強(qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

      ▲ 長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首飛成功

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