长征火箭400次迈上四大台阶
12月10日,我国在酒泉卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭,成功将实践六号05组卫星发射升空,至此,我国长征系列运载火箭迎来了第400次发射,回想长征火箭的第300次发射,还仅仅是在两年多前。可以说,长征火箭发射正朝着越来越密集、越来越可靠的方向发展,且总的入轨质量和平均每次发射的入轨质量也越来越高。长征火箭不但在中国航天发射中扮演着主力军角色,而且在世界航天发射领域也扮演着越来越重要的作用。
长征四号乙运载火箭点火起飞吴敬博摄。
我国现役长征系列运载火箭型谱。
从无到有的第一个100次
1970年4月24日,我国使用长征一号火箭成功将我国首颗人造地球卫星东方红一号送入太空,标志着中国人航天时代的到来。
长征一号运载火箭竖立在发射台上。
由于该火箭的直径只有2。25米,发展潜力有限,因此我国又研制了直径更大的长征二号火箭,但受我国铁路运输隧道的尺寸限制,火箭直径只能限制在3。35米以内,由此形成了长征二号系列、长征三号系列和长征四号系列运载火箭。
长征二号使我国具备了两吨级卫星的入轨能力,并多次发射返回式科学试验卫星。后来经过技术改进,形成了长征二号CDEF等派生型号,在我国近地轨道太阳同步轨道卫星的发射中扮演着重要角色。
另外,这个系列中还有风暴一号和风暴二号,并在1981年执行了我国首次一箭三星发射任务。
相对于长征二号系列,长征三号系列则将目光瞄准高轨卫星,它在长征二号两级结构基础上,增加以高性能液氢液氧发动机为动力的三子级。该火箭在1984年将我国首颗地球同步轨道试验通信卫星发射入轨,并在1990年执行了我国首次为国外提供卫星发射服务的亚洲一号任务。
后来的长征三号甲系列以长征三号甲为基本型,分别捆绑0、4、2个2。25米直径的助推器,形成了地球同步转移轨道运载能力2。6吨5。5吨的长征三号甲乙丙等型号。
长征三号乙运载火箭竖立在发射台上。
在我国地球同步轨道通信卫星工程中,同时发展起来的长征四号,在长征二号系列结构的基础上增加了常温动力的液体三子级,在我国太阳同步轨道卫星发射中扮演着重要角色。
在前100次发射中,长征火箭也经历过挫折。1992年3月22日,长征二号E发射澳大利亚通信卫星时,因为铝制多余物造成助推器故障,导致发射中止,这一天后来被定为航天质量日。1996年,长征三号乙首飞时因姿态失控,坠毁在发射场附近的山坡上。
中国航天人痛定思痛,逐渐形成了严格的质量与可靠性规范,目前长征系列火箭的发射成功率已达世界领先水平。2003年,长征二号F将承载着杨利伟的神舟五号载人飞船发射入轨,标志着我国拥有了具备载人能力的火箭。
长征二号F运载火箭点火升空。
更高更远的第二个100次
2007年,长征火箭在实现第100次发射7年半后,就实现了第二个100次发射。在此期间,虽然长征火箭家族没有新成员加入,但长征二号系列和长征三号系列不断迭代升级,性能逐渐提高,铸就了一个又一个辉煌。
在这一阶段前,长征火箭所达到的最大高度是发射中欧合作的双星计划任务,将卫星送到了远地点达7万公里的轨道。而经常执行的地球同步轨道发射任务,火箭一般只将卫星送到3。6万公里高度。对38万公里外的月球而言,为了稳妥起见,2007年长征三号甲只将嫦娥一号探测器送到地球同步转移轨道,随后由探测器自身多次变轨飞向月球。
到了2010年,长征三号丙已经能够将嫦娥二号探测器直接送入地月转移轨道,代表了我国航天发射能力和入轨精度上了一个新台阶。
长征三号丙运载火箭发射嫦娥二号月球探测器。
2011年,载人航天领域的天宫一号神舟八号任务对长征火箭提出了更高要求,这是我国首次执行空间交会对接任务,必须将神舟飞船发射到与天宫一号共面的轨道。由于有这样严格的要求,我国通过零窗口发射技术和迭代制导技术,长征火箭圆满完成了神舟八号神舟九号神舟十号发射任务。
脱胎换骨的第三个100次
从2014年2019年,长征火箭完成了第三个100次发射任务。与以往不同的是,在老一代长征二号长征三号和长征四号续写不老传奇的同时,新一代长征五号长征六号和长征七号也登上历史舞台。该系列火箭以无毒无污染的煤油液氧和液氢液氧为推进剂,不但运载能力有极大提升,技术水平也有了质的飞跃。
2015年9月,长征六号作为我国新一代运载火箭家族的首个成员,在太原卫星发射中心将20颗卫星发射入轨。该火箭的一子级采用一台推力达120吨级的YF100发动机,使用煤油液氧为推进剂。
长征六号运载火箭首飞成功。
此后,各子级均采用煤油液氧推进剂的长征七号在2016年发射成功,使我国的低轨道运载能力提升到14吨级。2016年末,首飞的长征五号更是长征火箭家族中的王者,使我国地球同步转移轨道的运载能力提升到14吨,并实现了我国5米直径箭体模块的首次使用。
长征五号运载火箭首飞成功。
不过,我国在2017年也遭遇长征五号遥二飞行失利的挫折,此后我国对YF77液氢液氧发动机进行了优化和改进,使得这种推力达50吨级的发动机在后来的发射任务中连战连捷。
在这一阶段,我国的远征系列上面级也投入使用,分别用于长征三号甲长征二号和长征五号等火箭组合,为原有型号执行更加灵活多样的飞行任务提供了可能。特别是在北斗导航卫星发射中,远征上面级扮演着极为重要的角色。
长征火箭家族中的首种全固体火箭长征11号,也在这时期投入使用。它具有反应快速、使用简便、可以实施快速发射及海上发射的特点,在小卫星发射中扮演了重要角色。
长征11号运载火箭点火升空。
大国重器的第四个100次
从2019年2021年的两年多时间里,虽然时间短暂,却是中国航天从航天大国迈向航天强国的重要阶段。这一时期实施了多次重要的发射任务。
长征五号在2020年完成了天问一号发射任务,这次发射也是长征火箭第一次以第二宇宙速度飞行,直接将载荷送入能够脱离地球引力的双曲线轨道。该火箭在2020年11月发射的嫦娥五号,更是实现了我国首次月球采样返回任务。
长征五号运载火箭发射天问一号火星探测器。
长征五号家族的另一个成员长征五号B,是世界上现役唯一的一级半构型运载火箭,通过2020年的试验性发射,我国掌握了直径5米、长度超过20米的整流罩技术,并在今年将我国天宫空间站的首个舱段天和送入轨道,开启了中国空间站建设时代。
长征七号家族的新成员长征七号A,是在长征七号的基础上充分继承长征三号甲三子级的技术状态,形成了地球同步转移轨道运载能力达7吨的新型火箭,进一步完善了我国高轨发射运载火箭的型谱。
新一代运载火箭家族的另一个成员长征八号,也在2020年实现了首飞,它在长征七号助推器芯一级的基础上,将长征三号甲三子级作为第二级,并采用了多项新技术,未来有望成为我国可重复使用的运载火箭。
长征八号运载火箭首飞成功。
总之,经过半个多世纪的发展,长征火箭家族在逐渐壮大的同时,也在不断创造新辉煌。未来有望在长征五号5米直径模块的基础上,研制地月转移轨道运载能力达25吨的新一代载人运载火箭,以及直径达10米,近地轨道运载能力达140吨级的长征九号重型运载火箭,将为我国早日成为航天强国奠定坚实基础。
(文章来源于12月11日《中国航天报飞天科普周刊》一版)
文杨宇光