
圖表:解碼長征五號大火箭 新華社記者 高微 白國龍 編制
新華社海南文昌11月3日電題:大塊頭有大智慧——解碼長征五號大火箭
新華社記者陳曦,、白國龍,、趙穎全、周慧敏
�,。保痹拢橙胀恚笗r43分,,中國文昌航天發(fā)射場,距離海邊約800米的發(fā)射平臺上,,長征五號運載火箭點火升空,。
這是我國新一代大型運載火箭長征五號的首次飛行任務(wù),也是長征家族系列運載火箭的第238次發(fā)射,。
隨著人類對于宇宙空間的不斷探索,,世界主要航天強國紛紛推出新一代大型火箭。中國現(xiàn)有運載火箭長征家族原有成員在面對未來載人空間站,、探月,、探火等一系列重大工程任務(wù),,有些心有余而力不足。長征家族迫切需要引入一位“大塊頭”成員扛起重擔(dān),。
被親切地稱為“胖五”的長征五號火箭應(yīng)運而生,,成為我國起飛質(zhì)量最大,、起飛推力最大,、箭體結(jié)構(gòu)最大、運載能力最大的運載火箭,。
這一次發(fā)射,,對于“胖五”來說,有太多的創(chuàng)新和紀錄需要被銘記,。
從3.35米到5米,,一次華麗的蛻變
“胖五”長啥樣?先從數(shù)據(jù)上看:身長57米,,芯極直徑5米,,捆綁4個3.35米直徑助推器,起飛重量約為870噸,,運載能力達到近地軌道25噸,,地球同步軌道14噸,地月軌道8噸,。
“胖五”以其5米的箭體直徑突破了傳統(tǒng)3.35米直徑的限制,,成為我國箭體直徑最大的火箭。
從3.35米到5米,,不只是簡單的數(shù)字變化,。
“30年前啟動論證,20年前開始預(yù)研,,10年前開始立項研制,。”航天科技集團一院長征五號火箭總設(shè)計師李東說,,我國火箭都是以3.35米直徑為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,,目前運載能力已用到極致,想向前發(fā)展,,就需要直徑上的突破。1.65米的直徑改變意味著整個火箭制造工業(yè)體系都要變,,包括材料,、制作工藝、工裝,、動力,、加工,、廠房等,也意味著國家工業(yè)基礎(chǔ)要跟得上,�,!凹夹g(shù)跨度太大,,新技術(shù)比例幾乎到達100%,。”
比如,,為了提升“胖五”的性能和效率,,燃料儲箱內(nèi)壁最薄的地方只有3毫米。航天科技集團一院天津大火箭公司副總經(jīng)理孟凡新說:“做到這樣的極致,,既有新材料的功勞,,也有新生產(chǎn)工藝的功勞,。而這樣的創(chuàng)新,在‘胖五’身上比比皆是,。”
此外,,因為“胖五”直徑太大,,傳統(tǒng)的火車運輸已經(jīng)無法完成,,只能通過海運。與之匹配的沿海天津新一代運載火箭制造基地和中國文昌航天發(fā)射場都為此而新建,。
李東說,,研制“胖五”最早的目標是大運載能力,。實現(xiàn)大的運載能力有2個基礎(chǔ):大的結(jié)構(gòu)和大的發(fā)動機,。
國際上,,大型火箭的直徑不約而同都在5米左右,。同樣長度的火箭,,直徑越大可以裝載更多的飛行器。此外,,直徑越大,,火箭的整流罩可以做得更大,,這樣不光可以搭載重量更大的飛行器,也可以搭載體積更大的飛行器,�,!凹词梗常常得字睆降幕鸺梢源钶d體積很大的衛(wèi)星,但會弄出一個很大的腦袋,,火箭外形也不好,。”李東說,。
從13.5噸到25噸,,一次能力的飛躍
2016年6月25日,,長征七號火箭發(fā)射升空,以13.5噸近地軌道運載能力成為我國火箭運載能力之最,。
4個月后,,“胖五”問世,其近地軌道運載能力更是達到25噸,。
國際上一般認定,,近地軌道10噸量級為中型火箭,超過20噸叫做大型火箭,�,!芭治濉背蔀榱宋覈F(xiàn)在唯一的大型火箭�,!斑@標志著中國進入了大火箭俱樂部,�,!崩顤|說,“這個能力使未來發(fā)展有了更廣闊的空間,。”
“以前,,中國運載火箭只有2噸運載能力時,還不能承擔(dān)載人航天的工作,。把一個航天員送上天,,也得要一個7,、8噸級的飛船,,否則航天員的生活保障不了,。中國現(xiàn)在有了7,、8噸運載能力的火箭,,才有了載人航天。同樣中國現(xiàn)在有了長征五號,,才能實施空間站計劃,因為空間站要長期有人照料,,在天上長時間生活,,規(guī)�,?隙ê艽蟆,!崩顤|打了個比喻,“這就像家里人口多了,,一個小房子住不下�,!�
目前,我國長征三號甲火箭能將1噸多的載荷送入地火轉(zhuǎn)移軌道,,而“胖五”的運載能力達5到6噸�,!埃眹嵉妮d荷和五六噸相比,,所能做的事情肯定是不一樣的�,!崩顤|說,,下一步進行火星探測,“胖五”大約能將一個5噸量級的探測器送到火星上,。這個探測器就不再是簡單圍繞地球轉(zhuǎn)了,,而是要帶一個火星車,直接落下去,,在火星表面巡視,。“火箭能力的反應(yīng),,不僅是說火箭能飛到哪里去,,而是取決于到哪個位置能帶的載荷重量。長五帶的載荷多了,,能做的事也更多了,。”
當然,,大火箭離不開大推力,。
“胖五”全箭起飛時總推力達1060噸,主要來自8臺120噸液氧煤油發(fā)動機,。120噸液氧煤油發(fā)動機的威力到底有多大,?專家打了個形象的比喻,120噸液氧煤油發(fā)動機產(chǎn)生的最高壓強達500個大氣壓,,相當于把上海黃浦江的水打到5000米高度的青藏高原,。
熟悉航天的人知道,我國現(xiàn)役常規(guī)火箭發(fā)動機采用有毒的常溫推進劑,。推進劑無毒化是國家航天技術(shù)發(fā)展的趨勢,。“胖五”采用的液氧和煤油燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳和水,,不會對環(huán)境造成任何污染,而且成本僅為常規(guī)推進劑的十分之一,。
從載人航天到登月探火,,中國邁向深空的一大步
從“神五”到“神十一”,我國長征二號F火箭把11名航天員送入太空,,也把中國一步步推向航天大國,。
這一次,,“胖五”肩負的使命是推動我國向航天強國邁進,。
“長征五號大幅度提升了中國人自主,、自由進入空間的能力,。”李東說,,一切空間活動的前提是建造火箭,。正如發(fā)展海洋事業(yè)一樣,造不了船,,一切都免談,�,!霸煲粋小帆船和一艘萬噸巨輪是截然不同的,。”
“長征五號帶動了整個中國新一代運載火箭技術(shù)的發(fā)展,�,!崩顤|說,長征七號,、長征六號都是以“胖五”的核心技術(shù)衍生出來的,,長征八號也正在研制中。通過“胖五”的研制,,我國運載火箭的基礎(chǔ)水平能力得到了提升,。
“長征五號培養(yǎng)出一批年輕的火箭研制隊伍�,!崩顤|說,,通過新一代運載火箭的研制、歷練,,我國新一代航天人才也成長起來,。而這是中國航天最大的財富。
李東說,,航天強國與航天大國的區(qū)別在于,,強國要建空間站、登月,、探測火星。而這些大事需要大火箭,,有了大火箭,,才有了基礎(chǔ)。
下一步,,“胖五”將承擔(dān)嫦娥工程的第三步任務(wù),,將探測器送入地月軌道上,對月球的土壤和巖石采樣后,,在月面起飛再飛回來,,把公斤級的標本帶回地球。
再下一步,,“胖五”將承擔(dān)空間站艙段任務(wù)的發(fā)射,,成為建造空間站的主力。
然后,,“胖五”將承擔(dān)火星探測任務(wù),,將4.5噸級大的火星探測器送到距地球5000萬公里的火星上……
“長征五號是中國從航天大國向航天強國邁進的標志�,!崩顤|說,。