出品:科普中国

制作:长征

监制:中国科学院计算机网络信息中心

就在长征七号成功首飞的四个月之后,长征五号——国内发射质量最重、运力最强的火箭,也正式进行首飞。这个总质量800多吨的庞然大物的成功发射,不仅为新一代火箭大家族的研发工作画上了一个圆满的句号,同时也打开了中国航天向更高层级发展的新大门。

长征五号飞箭相关资料(长征五号承前启后的)(1)

作为新一代运载火箭的扛鼎之作,长征五号使用了最新研制的两款火箭发动机——推力120吨的YF-100以及推力70吨(真空)的YF-77。芯一级直径达到了5米,采用双联装YF-77发动机,助推级有四个,每个直径3.35米,采取双联装YF-100发动机,因此整个火箭的一级相当于有足足10台发动机,起飞推力超过了1000吨。常言道“只要推力足,板砖也能飞上天”。在如此强大的推力的作用下,长征五号的近地运载能力达到了惊人的25吨,实现了运载能力质的飞跃。

长征五号飞箭相关资料(长征五号承前启后的)(2)

值得注意的是,此次发射也是新一代氢氧发动机YF-77的第一次实战。这个2001年立项的发动机,在走过了15年的风雨之后,终于要施展自己的才能了。在研制的过程中,发生了国内外罕见的技术瓶颈,直接导致了一段时间的研发停顿。但最终,这个困难还是被克服了,并将其踩在了脚下。诚然,它的推力在同代发动机中并不突出,然而对于运载火箭来说,推力不要求大,只要够用就好。同时,它也用较长的工作时间弥补了这个不足,实现了运力指标。更重要的是,这个过程为后续更大推力的发动机的研发,提供了相当多颇具价值的经验。

长征五号飞箭相关资料(长征五号承前启后的)(3)

在发射过程中,长征五号使用的是偏南的101发射工位,与长征七号使用的102工位相比,也算是大了一号。从保存方面来说,考虑到液氢实际上是一个很容易泄露的物质,所以相对于长征七号具有的24小时燃料保存特性来说,长征五号燃料保存时间将大大缩短,因此对于发射前准备的要求也更高。此次长征五号通过了考验,也标志着文昌卫星发射中心已经正式进入常规发射序列,做好准备迎接未来发射任务的准备。

也许你能想起在得知2013年“玉兔号”月球车成功在月面软着陆之后的振奋;也许你也能回忆起当时听说2011年“萤火一号”失利的无奈;也许你还沉浸在见证前不久“天宫二号”与“神舟十一号”成功对接,组合体正常运转的喜悦中。在过去的很长一段时间里,我们取得了显著的成果,但差距也很明显:由于运力的不足以及深空探测网络的缺憾,我们探测器从未到达月球之外的其余星体,我们的空间站也迟迟没有建设。

但是这即将是过去式了。随着深空探测网络的完善,以及今天长征五号的发射成功,以长征五号为载体的一系列“中国制造”们,将在未来的太空中展现属于自己的“中国红”。

2020年,中国的“天宫”空间站将初步建成。包括“天和”核心舱、“问天”和“梦天”两个实验舱,以及“巡天”共轨飞行望远镜。这些舱段,每个都是大约20多吨重,最终组合而成的空间站成品,虽然比不上国际空间站那300多吨的大体量,但也能够支持宇航员的长期驻留。这不仅能为我国的空间科学提供更多、更翔实、更宝贵的资料,同时也能为今后更进一步的载人航天任务(在太空中实现长期驻留甚至建设月面基地)打下基础。再结合长征七号以运载货运飞船为主要任务,我们也可以认为,我国的空间站计划,是与新型运载火箭计划相辅相成,息息相关的。

在探测器方面,长征五号的设计目的除了最重要的发射空间站舱段以外,它其实也担负了2018年“嫦娥五号”月球探测器的发射工作。作为我国探月“绕、落、回”三步走的最后一步,它将采集月球表面的样品返回地球,由于多了“回”这一步,这就意味着它需要消耗更多的燃料,也意味着它将变得更大、更重。前代的运载火箭无法满足需求,那么长征五号自然就挑起了这份重担。

长征五号飞箭相关资料(长征五号承前启后的)(4)

特别是在深空探测领域,我们也将看到“新面孔”——同样是2020年,我国将进行火星探测计划,而且将首次尝试实现“绕、落”同步进行的壮举,很显然的是,这也将由长征五号进行运载。如果此役成功,其将为后续的深空探索任务(木星探测等)做出一个良好的表率,从而让我们在深空探测领域中,也拥有一席之地。

那么这些任务都比较特殊,看起来似乎没有常规卫星发射活动,会不会导致长征五号的使用频次很低呢?

答案自然是否定的。在发射一些特殊载荷的同时,长征五号也可以肩负起发射普通卫星的任务。特别是发射“东方红五号”卫星平台。

作为即将上线的新一代运行于地球同步轨道的超大型卫星平台,它的发射质量将达到8吨,能携带1.2吨到2.2吨的有效载荷,这就意味着它将能携带更多的发射器,其工作效率也将大大增长。在此次首发中,长征五号也将搭载“远征二号”上面级(上面级是多级火箭的第一级以上的部分,通常为第二级或第三级)。它可以将“东方红五号”卫星平台直接送上地球同步轨道,大大延长卫星使用寿命。而且更重要的是,在将来,长征五号甚至可以实现“一箭双星”的发射,这对于我国未来的商业卫星发展,也是大有裨益的。

此次长征五号的发射,是一个时代的结束,更是新的时代的开始。可以预见的是,从2017年到2022年,我们将见证一个经过了十多年厚积而终于薄发的结果。各种以新一代运载火箭为载体的新装备、新产品也将不断涌现,令人目不暇接。它们一环接着一环,各个要素形成了一个有机整体,帮助我们实现从“航天大国”到“航天强国”的嬗变。

这就是航天系统工程的体现。如果没有一个合适的规划,没有一大群航天人的努力付出,没有一个强大的力量进行合理调度,那么这一切,都只是镜中花、水中月罢了。

长征五号飞箭相关资料(长征五号承前启后的)(5)

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