大塊頭有大智慧——解碼長征五號大火箭

2016年11月04日 14:05:41 來源：新華社

字號：小中大

　　11月3日晚8時43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。

　　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。“即使3.35米直徑的火箭可以搭載體積很大的衛(wèi)星,但會弄出一個很大的腦袋,火箭外形也不好�！崩顤|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)模肯定很大。”李東打了個比喻,“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。“1噸的載荷和五六噸相比,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�！盎鸺芰Φ姆磻�(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�！芭治濉辈捎玫囊貉鹾兔河腿紵螽a(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。”李東說,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”將承擔空間站艙段任務(wù)的發(fā)射,成為建造空間站的主力。