30年磨一“箭”：中國開啟深空探索時代

30年磨一“箭”：中國開啟深空探索時代

長征五號將是我國新一代運載火箭的“始祖”，它不僅大幅提升了我國進入太空的能力，助推中國空間站計劃成為現(xiàn)實，而且還是我國由航天大國向航天強國邁進的重要支撐和顯著標志。

在轉場方法上，現(xiàn)役火箭芯一級的“腳下”共有4個支撐臂，用于讓火箭穩(wěn)穩(wěn)地“站”在“座駕”上。火箭助推器則是被芯一級“挑”著“走”，所以叫“挑擔子”。而長征5號火箭在轉場時，有12個支撐臂，但它們是被平均分布在4個助推器的“腳下”，因此是4個助推器“抬”著芯一級走，所以很像“抬轎子”，“走”得更穩(wěn)

11月3日，伴隨著發(fā)動機的轟鳴聲，長征五號運載火箭拖著長長的尾焰照亮夜空，直刺蒼穹，中國航天人開啟了“新長征”歷程。長征五號首飛成功，對我們來說有多重要呢？

30年打造“亞洲巨無霸”

在“長征”系列運載火箭大家族中，長征五號由于體格大、力氣大、難度大，又被稱為“大火箭”，是目前亞洲第一重型火箭。

雖然以“長征”命名，但長征五號與此前的長征火箭有很大不同。最近幾十年，世界主要航天強國紛紛推出新一代大型運載火箭，如歐洲的阿里安5、美國的德爾塔4和宇宙神5等。新一代運載火箭立足軍民用航天發(fā)射，不僅運載能力有了很大的提高，還應用了更先進的技術和設計。為了滿足未來我國重大航天工程任務的需求，2006年10月，我國立項開始研制長征5號新一代大型運載火箭。從2006年立項至今，長征五號沖刺了10年。許多人不知道的是，從提出論證到如今，長征五號整整走了30年，可謂30年磨一“箭”。

僅就火箭捆綁結構而言，由于長征五號火箭芯級推力每個捆綁點高達330噸，比以往的中型火箭增加了3倍多，這就意味著大火箭必須采取全新的設計。在沒有任何經驗可以借鑒的情況下，航天科技集團一院的設計人員，進行了上千次的結構模型分析和優(yōu)化，歷時數年終于完成了“大推力捆綁結構設計”，實現(xiàn)了我國火箭結構設計史上的重大突破。

據悉，長征五號全箭采用了247項核心關鍵新技術，新技術比例幾乎達到100%。而國際上研制新型火箭，包括衛(wèi)星和飛船，采用新技術的比例一般不超過30%。以往“長征”火箭使用零部件最多幾萬個，而長征5號火箭使用的零部件達十幾萬個，其設計量是以往“長征”火箭的3.5倍以上。

一組數據見證了長征五號誕生的艱難：

據統(tǒng)計，長征五號總的研制項目達到800余項，科研人員累計開展試驗1289項，各種地面試驗總計超過2萬余次，生產各類單機1萬8千多臺，僅電氣系統(tǒng)的元器件就有11萬個，是長征二號、長征三號兩型火箭元器件總和的1.5倍?！伴L征五號一個助推器所需要分析的動力學特性參數，幾乎是過去一枚火箭的工作量?！焙教炜萍技瘓F某所試驗主管王鵬輝說。

火箭男神又“冷峻”又“有力”

從外形上看，長征五號身高大約57米，相當于20層樓高，凈重也有近百噸。與現(xiàn)役火箭最大直徑為3.35米相比，長征五號直徑達到5米，因為腰身更粗，所以綽號叫“胖五”。據悉，其體格之所以粗壯是為了容納更多的推進劑，產生更大推力。這樣也可以減少火箭的級數，從而減少火箭的分離次數，提高火箭的可靠性。

“胖五”還首次使用無毒無污染的液氫/液氧與液氧/煤油發(fā)動機組合起飛方案，上裝有3種共12臺新型大推力低溫發(fā)動機和充足的燃料，所以動力十分強勁。其起飛推力超過1000噸，使我國進入空間能力一下提升了2.5倍以上，越過了國際上大型運載火箭低軌道運載能力20噸、高軌道運載能力10噸的“門檻”，有些技術指標還超過美歐等世界主力大型火箭。

作為大火箭，“胖五”的“蒙皮”厚度僅有0.3毫米。如果把火箭比作一個成年人，把殼體比作成年人的外衣，那么這層外衣真的是“薄如蟬翼”。對此，設計人員表示，火箭殼體薄了，整個火箭的重量就減輕了，既能保證有效承載，也讓火箭飛行得更完美。

“胖五”不僅“大”，而且“冷”。不同于目前使用化學燃料的常規(guī)火箭，它采用液氫液氧作為推進劑，其燃燒產物是水，對環(huán)境不會造成污染。在其身體里，90%是零下252℃的液氫和零下183℃的液氧，這已經接近低溫的極限，“冰箭”一名也正是來源于此。這些超低溫的液態(tài)推進劑分別貯藏在巨大的箭體貯箱之中，通過內部加壓輸送給發(fā)動機。但“胖五”的外表面溫度依然可以一直保持在0℃以上，這是因為火箭的貯箱外都穿著一層“防寒服”，讓火箭內部的儀器、設備、電纜等正常工作。這也標志著我國在運載火箭的可靠性、安全性、適應性及環(huán)境友好性方面又上了一個新臺階。

中國航天史將從此刻劃分成兩段

在我國運載火箭升級換代中，長征五號究竟扮演什么樣的角色？

“就像長征二號是現(xiàn)役火箭系列的‘始祖’，長征五號將是我國新一代運載火箭的‘始祖’?！敝袊こ淘涸菏魁垬泛勒f：“這兩種型號都是劃時代的奠基之作。”

當年，長征二號研制成功后，中國航天人以這個型號為基礎，開發(fā)了長征二號系列、長征三號系列和長征四號系列運載火箭。

如今，長征五號接過“接力棒”，將擔負起引領我國無毒無污染新一代運載火箭系列化型譜化的重任。此前，已經成功完成首飛的長征六號、長征七號運載火箭，均是由長征五號研發(fā)技術延伸出來的“縮小版”型號。未來，科研人員還將根據長征五號的技術基礎，開發(fā)出新一代的長征系列大火箭，包括未來載人登月用的重型火箭，都將以長征五號為研發(fā)原型。

長征二號為中國近半個世紀的航天成就奠定了基礎。龍樂豪院士預測：“接下來半個世紀的深空探索時代，長征家族也許就靠長征五號來奠基了?！?/p>

長征五號研制成功，大幅提升了我國進入太空的能力，是我國由航天大國向航天強國邁進的重要支撐和顯著標志。不久的將來，長征五號將陸續(xù)運載新型月球探測器、火星探測器進入太空，中國空間站計劃也將在長征五號的助推下成為現(xiàn)實。

作為中國大運載時代的“開拓者”、深空探測的“主力軍”，長征五號開啟的未來將會更加精彩。中國工程院院士欒恩杰設想：有了大火箭，中國將來還可以建設太空望遠鏡、太空發(fā)電站等設施。長征五號執(zhí)行“一箭多星”式發(fā)射任務的能力更強，未來構建全球定位系統(tǒng)、全球通信系統(tǒng)等，所花費的時間將大幅縮短。他將長征五號的后續(xù)研發(fā)比作中國航天人的新“長征”：“我們只是跨進了大運載時代的門檻，前面還有很長的路要走。但中國航天人只要進了門檻，就會一直往前走，永不言退！”

（《解放軍報》2016.11.3、《科技日報》2016.11.4等）