8月17日,中国在研运载能力最强的长征5号运载火箭在北京成功完成芯二级动力系统的第二次试车,这次试车意味着长征5号运载火箭工程重大地面试验全部完成。这也象征着我国的长征系列运载火箭即将实现历史性突破。
长征5号火箭是我国第一种重型运载火箭,它的发射重量超过800吨,将会开启我国航天事业的新时代。这已经是关于长征5号火箭众所周知的描述。
然而,正如近年来我国每次在工业和军事技术方面的技术突破后一样,总有些人会凑上来问一问:有什么用?美国/俄罗斯/日本早就有了,德国领先中国一百年……
当然,我们可以反问一句:既然没用那为什么美国人要搞,为什么俄国人要搞,为什么日本人要搞?德国人一百年前有火箭吗?……
然而这样争口舌长短的反问终究只是图个口头痛快,不论质疑者们如何鼓唇弄舌,长征5号火箭将改变这个世界,影响到我们每个人。
想要了解长征5号如何改变世界,我们首先要知道一些它的基本情况。
进行合练的长征7号火箭,该火箭结合长征2号部分成熟技术和长征5号的部分先进技术研制
我国研制长征5号火箭的历史可以上溯到1986年的863计划,当时就将大推力运载火箭作为航天领域的重大探索项目。
虽然提出新一代火箭研制的年代并不晚,但由于当时各方面条件限制,这一项目一直未能开展。我国航天人在长征2、长征3、长征4三种60-70年代研制,80年代才基本完善的火箭基础上又深度挖潜,到90年代已经大大提高上述三种火箭的各方面性能。
但到21世纪初,我国的长征系列火箭出现了一些问题。例如:一,火箭型号偏多,型谱重叠,应该取消几种性能重复的火箭型号;二,可靠性一度遭到质疑,1998年前后几次发射外星的失败让长征系列在国际市场的声誉受到影响;三,发射准备周期长,现有长征火箭发射场准备周期一般为40-50天,而国际商业火箭发射准备周期一般为15-20天;四,缺少大运载能力的火箭,火箭整体适应能力不强。
另外,长征系列火箭的第一、第二级均采用毒性很大的四氧化二氮和偏二甲肼推进剂,性能不是很高,还造成很大的环境污染;中国很早就成功研制液氢液氧发动机,但在单机推力等指标上进步不快,不仅比美俄有很大差距,到21世纪初,甚至被日本、欧洲甩在后面。
由于历史原因,我国现有三个主要发射场都建在内陆,存在安全性差、火箭直径受铁路运输要求限制等问题。
种种原因,就决定了我国新一代大推力运载火箭的基本要求和特点。
长征5号火箭早期设想图,其四个助推器各装一台YF100液氧煤油发动机
研制方案调整后,原计划方案中的6种构型中只保留最大的两种,一级助推器改为两台YF100发动机,原计划研制的单台发动机的助推器改为长征7号使用
长征5号火箭作为我国第一个立项研制的新一代运载火箭家族,在上述几个方面都得到了重大的改进。例如,发射可靠性达到不载人0.98、载人0.99的国际先进水平;采用模块化设计,像搭积木一样,用几种火箭发动机和箭体的组合,可产生多达十余种运载火箭方案,从中选出几种进入研制;改用液氧煤油、液氧液氢两种推进剂等。此外,在海南新建的发射场也在21世纪正式开工建设。
研制过程中,长征5号火箭最初计划的6种构型被进一步简化到2种,即现在的长征5和长征5B,这是最初计划的6种构型中最大的两个。长征5号火箭具备将25吨的载荷送入近地轨道的能力,而在长征5号基础上增加第三级火箭的长征5B则可将14吨的载荷送入地球同步转移轨道。
长征5号最初计划中的6种构型,目前只有构型B和构型E进入实际研制阶段,分别称为长征5号和长征5号B火箭
长征5号原本计划研制几种较小构型的型号,后来被在长征5号计划基础上衍生出来的长征7号火箭家族中最大的型号所取代,长征7号火箭作为长征2号火箭的后继者,将成为中国未来负担最多发射任务的火箭。此外,今年中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹还透露我国也在论证取代长征4号火箭的长征8号火箭,这两种火箭堪称中国运载火箭中最神秘的型号,因为它们主要用于发射太阳同步轨道卫星,而这样的卫星一般用于执行对地面观察的任务,通常有军用用途。与长征8号执行类似任务的,还有小型运载火箭长征6号,它的研制要求中明确要求具有500公斤的太阳同步轨道运载能力,可以执行一些小型科研、观测卫星的发射任务。
除此之外,近年来媒体经常关注的还有目前尚处于论证阶段的长征9号巨型火箭,它的运载能力超过人类历史上最大火箭“土星5号”。
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