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長征五號遙三運載火箭發(fā)射成功
最后更新: 2019-12-27 22:32:28“胖五”復(fù)飛,全村的希望!
12月27日20時45分,長征五號遙三運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空,2000多秒后將實踐二十號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道,發(fā)射飛行試驗取得圓滿成功。
圖源: 我們的太空 史悅 呂炳宏
2019年是中國航天的“超級大年”,實現(xiàn)了一系列舉世矚目的成就:嫦娥四號和玉兔二號實現(xiàn)人類探測器首次著陸月球背面;玉兔二號成為人類史上工作時間最長月球車;長征十一號火箭實現(xiàn)中國首次海上平臺發(fā)射;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成最核心的中圓軌道和同步傾斜軌道衛(wèi)星部署;兩枚快舟1A火箭實現(xiàn)同一發(fā)射場間隔6小時快速發(fā)射;三款商業(yè)火箭(捷龍,雙曲線一號,零壹OS-1)首飛;年度火箭發(fā)射34次(美國27次),繼2018年后再次成為世界第一,等等。
在這些輝煌之外,還有一個“全村人的希望”,那就是大家期待已久的長征五號的成功復(fù)飛。
為什么需要長征五號火箭
長征系列火箭是我國航天技術(shù)發(fā)展的絕對主力支撐,承擔(dān)了我國96.4%的發(fā)射任務(wù),發(fā)射航天器總質(zhì)量占中國發(fā)射總質(zhì)量的99.2%[1],重要性不言而喻。
長征火箭家族部分主要成員 (圖片來源:GW_Simulations)
在2015年之前,長征系列火箭的主力是長征二號(2C/2D/2F)、長征三號(3A/3B/3C)和長征四號(4B/4C)的多個型號??墒请S著中國航天的快速發(fā)展,這些火箭開始逐漸“力不從心”,其中最重要的問題就是運力不足。
例如,在長征五號之前,我們近地軌道的最大運力是長征二號F載人航天專用火箭的8.6噸,高軌的地球同步轉(zhuǎn)移軌道的最大運力是長征三號B/E的5.5噸[2],更遠的地月轉(zhuǎn)移軌道的最大運力也是長征三號B/E運送嫦娥三/四號任務(wù)時的3.8噸級別[3]。
這意味著,更重、更大、更復(fù)雜的航天發(fā)射任務(wù)根本沒法由這些火箭完成。例如,我國規(guī)劃中的天宮空間站幾個核心艙段每個重量將在20噸級,這遠遠超過了長征二號F火箭的運力;我國全新超大型衛(wèi)星平臺東方紅五號總重量最多可以達到9噸級[5],且它需要被送到距離地面36000千米的軌道,這大幅超過了長征三號B/E火箭的能力;我國嫦娥工程下一步采樣返回任務(wù)嫦娥五號重量也將遠超嫦娥三/四號,更何況還有規(guī)劃中的火星探測等深空探測任務(wù)。
中國有句很經(jīng)典的俗語:“沒有金剛鉆,別攬瓷器活”。中國這些“重量級”航天任務(wù),都亟需一枚通用化、系列化、組合化的大型運載火箭。這,就是長征五號的使命和定位。
長征五號轉(zhuǎn)場中 (圖片來源:航天科技集團)
長征五號的近地軌道運力達到25噸,同步轉(zhuǎn)移軌道運力達到14噸,地月轉(zhuǎn)移軌道達到8噸級,能執(zhí)行多種航天發(fā)射任務(wù),能力遠遠超過此前的長征火箭。
造出長征五號火箭,有多難?
長征五號這種級別的火箭研制在世界范圍內(nèi)都是個極大的挑戰(zhàn),對中國而言,亦是如此。但作為中國航天史上具有劃時代意義重要性的火箭,中國航天人必須迎難而上,為此,需要實現(xiàn)一系列高難度重大創(chuàng)新。
1.新火箭推進劑
傳統(tǒng)的長征家族火箭,包括長征二、三、四號火箭都使用四氧化二氮/偏二甲肼推進劑組合,它們毒性大、發(fā)射準備周期長、價格昂貴、比沖偏低。比沖是衡量單位質(zhì)量推進劑產(chǎn)生沖量的指標,一般來說,這個數(shù)據(jù)越大意味著火箭推進能力越強。相比較而言,液氧煤油、液氧液氫推進劑更優(yōu),也是世界主流大型火箭的選擇。
因而,長征五號一大變化是它的核心推進劑是由液氧煤油(助推器)和液氧液氫(核心芯一級、二級)組合使用。由于液氧液氫的穩(wěn)定儲存溫度極低,分別為零下183和零下253攝氏度,長征五號也因而得名為“冰箭”。
2.新火箭發(fā)動機
更新了推進劑,就意味著發(fā)動機也要更新。而一枚火箭發(fā)動機要同時做到推力大、爆發(fā)力強、材料耐熱也耐冷(從極低溫到數(shù)千攝氏度的燃燒溫度)、結(jié)構(gòu)強、控制精細、穩(wěn)定性強、質(zhì)量輕等多個優(yōu)點,談何容易?
這也是發(fā)動機被叫做“火箭心臟”的原因,它的研發(fā)難度直接導(dǎo)致全世界能做出大型火箭的國家屈指可數(shù)。
展覽中的YF-100K發(fā)動機 (開源圖片)
而為了長征五號,需要同時研發(fā)出YF-77(液氧液氫推進劑,用于核心級)、YF-100(液氧煤油推進劑,用于助推器)和YF-75D(液氧液氫推進劑,用于二級)三型發(fā)動機,難度可想而知。
- 原標題:祝賀“胖五”歸來!長征五號遙三運載火箭發(fā)射成功
- 責(zé)任編輯: 齊倩 
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