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中國(guó)首枚大型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征五號(hào)11月3日在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射，這意味著長(zhǎng)征火箭家族又增添新的成員，而且這個(gè)新成員還是個(gè)“大塊頭”，成為長(zhǎng)征家族中的“巨無霸”。

火箭的能力有多大，航天的舞臺(tái)就有多大。可以說，中國(guó)航天科技的每項(xiàng)成就都首先歸功于長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭。我國(guó)陸續(xù)研制出的運(yùn)載火箭有長(zhǎng)征一號(hào)、風(fēng)暴一號(hào)、長(zhǎng)征一號(hào)丁、長(zhǎng)征二號(hào)、長(zhǎng)征二號(hào)丙、長(zhǎng)征二號(hào)丙改進(jìn)型、長(zhǎng)征二號(hào)丁、長(zhǎng)征二號(hào)E、長(zhǎng)征二號(hào)F、長(zhǎng)征二號(hào)FT1、長(zhǎng)征二號(hào)FT2、長(zhǎng)征三號(hào)、長(zhǎng)征三號(hào)甲、長(zhǎng)征三號(hào)乙、長(zhǎng)征三號(hào)丙、長(zhǎng)征四號(hào)、長(zhǎng)征四號(hào)甲、長(zhǎng)征四號(hào)乙、長(zhǎng)征四號(hào)丙、長(zhǎng)征六號(hào)、長(zhǎng)征十一號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)以及近日首飛的長(zhǎng)征五號(hào)，總計(jì)達(dá)23種型號(hào)，除了8種已經(jīng)退役，其余正在服役。

新一代小型運(yùn)載火箭

我國(guó)一般將近地軌道運(yùn)載能力為2噸及其以下的火箭稱為小型運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力2～20噸的火箭稱為中型運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力20～50噸的火箭稱為大型運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力50噸及其以上的火箭稱為重型運(yùn)載火箭。

我國(guó)新一代小型運(yùn)載火箭主要是以液氧煤油為推進(jìn)劑的長(zhǎng)征六號(hào)和固體燃料的長(zhǎng)征十一號(hào)火箭。它們已于2015年相繼成功首飛。小型火箭具有發(fā)射成本低、籌射時(shí)間短，適應(yīng)性強(qiáng)、安全性好等特點(diǎn)。

垂直轉(zhuǎn)運(yùn)中的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭

長(zhǎng)征六號(hào)將開拓一號(hào)、希望二號(hào)、天拓三號(hào)、納星二號(hào)、皮星二號(hào)、紫丁香二號(hào)等20顆微小衛(wèi)星送入太陽同步軌道運(yùn)行，創(chuàng)下我國(guó)一箭20星的新紀(jì)錄。長(zhǎng)征六號(hào)火箭第一級(jí)直徑3.35米，推力136.73噸;第二級(jí)直徑2.25米，推力18.01噸;第三級(jí)推力0.408噸。全箭長(zhǎng)29.3米，起飛質(zhì)量103噸，具備將500千克的載荷運(yùn)送到700千米高度的太陽同步軌道的能力。它所采用的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)無毒無污染，綠色環(huán)保且燃燒效率高，技術(shù)上有一個(gè)質(zhì)的飛躍。

長(zhǎng)征十一號(hào)是我國(guó)首枚固體運(yùn)載火箭。11月10日，它剛剛把我國(guó)首顆脈沖星實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星以及其他4顆衛(wèi)星發(fā)射上天，刷新我國(guó)固體運(yùn)載火箭一箭多星的發(fā)射紀(jì)錄。長(zhǎng)征十一號(hào)高20.8米，直徑2米，為四級(jí)火箭，起飛質(zhì)量58噸，起飛推力120噸，能把700千克的有效載荷送入近地軌道運(yùn)行，把350千克的有效載荷送入太陽同步軌道運(yùn)行。

由于使用固體燃料，以及采用能夠自主移動(dòng)完成測(cè)試準(zhǔn)備的發(fā)射平臺(tái)，長(zhǎng)征十一號(hào)可在24小時(shí)內(nèi)完成發(fā)射準(zhǔn)備工作，大大縮短了籌射時(shí)間。全箭由固體發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)射支持系統(tǒng)組成，一級(jí)采用我國(guó)最大規(guī)模和推力的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，具有可整體貯存、操作簡(jiǎn)單、發(fā)射成本低、發(fā)射周期以小時(shí)計(jì)算等特點(diǎn)，最大的優(yōu)勢(shì)是快速、便捷、靈活，可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星快速組網(wǎng)和補(bǔ)網(wǎng)，能及時(shí)滿足自然災(zāi)害、突發(fā)事件等應(yīng)急發(fā)射需求。以抗震救災(zāi)為例，長(zhǎng)十一火箭可以在24小時(shí)內(nèi)將小衛(wèi)星運(yùn)送至災(zāi)區(qū)上空，對(duì)受災(zāi)情況進(jìn)行快速勘察并傳回信息。與此相比，液體運(yùn)載火箭射前準(zhǔn)備需要20～30天，而具備快速發(fā)射能力的新一代小型液體運(yùn)載火箭長(zhǎng)征六號(hào)射前準(zhǔn)備也需要7天時(shí)間。

新一代中型運(yùn)載火箭

新一代中型運(yùn)載火箭以長(zhǎng)征七號(hào)為代表，于今年6月25日成功首飛。長(zhǎng)征七號(hào)是為滿足未來我國(guó)載人空間站工程“天舟”號(hào)貨運(yùn)飛船的發(fā)射而研制的，采用兩級(jí)半構(gòu)型，總長(zhǎng)53.1米，以煤油和液氧為推進(jìn)劑，起飛質(zhì)量約597噸，近地軌道運(yùn)載能力13.5噸，太陽同步軌道運(yùn)載能力5.5噸。長(zhǎng)征七號(hào)通過捆綁不同數(shù)量、種類的助推器，可以形成運(yùn)載能力覆蓋較為全面的中型火箭系列，可陸續(xù)替代現(xiàn)有的長(zhǎng)征二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)系列火箭，承擔(dān)我國(guó)80%左右的航天發(fā)射任務(wù)。

與此同時(shí)，火箭推進(jìn)劑也在進(jìn)行著更新?lián)Q代，即以無毒、無污染的液氧煤油或液氧液氫來代替現(xiàn)役火箭所采用的有毒性的四氧化二氮和偏二甲肼。長(zhǎng)征七號(hào)采用煤油液氧發(fā)動(dòng)機(jī)，燃燒只產(chǎn)生水和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)無毒、無污染，不僅環(huán)保而且成本也大大降低?；鸺w重幾百噸，其中90%以上都是燃料。由于燃料重量不能隨意增減，為了能把更多的有效載荷送上太空，減輕火箭自重就成了關(guān)鍵。長(zhǎng)征七號(hào)火箭外殼很薄，最薄處僅有0.8毫米，猶如蟬翼卻力量驚人，能夠滿足強(qiáng)度要求。

長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭

新一代大型運(yùn)載火箭

作為我國(guó)首枚“大火箭”，長(zhǎng)征五號(hào)突破了長(zhǎng)征家族現(xiàn)役火箭芯級(jí)直徑3.35米的限制，達(dá)到了5米直徑的箭體結(jié)構(gòu)，助推器最大直徑達(dá)3.35米。

長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭采用四種通用化的模塊通過不同的搭配方式能夠組成六款火箭構(gòu)型。5米直徑芯一級(jí)模塊配置兩臺(tái)以液氫液氧為推進(jìn)劑的YF-77火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生100噸的推力;5米直徑芯二級(jí)配有兩臺(tái)YF-75D氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生16噸的推力;3.35米直徑助推器配有兩臺(tái)YF-100液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生240噸的推

力;2.25米直徑助推器對(duì)應(yīng)一臺(tái)YF-100液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生120噸的推力。四種模塊中，芯一級(jí)是各款火箭都必須采用的，如果再加上芯二級(jí)即上面級(jí)，那么火箭就比只采用芯一級(jí)的要高大得多。如果芯一級(jí)捆綁4個(gè)3.35米直徑助推器，就要比捆綁4個(gè)2.25米直徑助推器的火箭胖一些。

不同構(gòu)型的火箭，依次用字母A～F表示。構(gòu)型A、B、C為捆綁著助推器的一級(jí)半火箭結(jié)構(gòu)，主要用于發(fā)射近地軌道航天器;構(gòu)型D、E、F為捆綁著助推器的二級(jí)半火箭結(jié)構(gòu)，主要用于發(fā)射高軌道航天器。所謂“半級(jí)”，是因?yàn)楹教旖鐚⑿疽患?jí)周圍捆綁的助推器均定義為半級(jí)火箭。

以長(zhǎng)征五號(hào)基本型即D構(gòu)型為例，這種兩級(jí)半火箭由上至下依次為衛(wèi)星整流罩、5米直徑芯二級(jí)即上面級(jí)、5米直徑芯一級(jí)以及芯一級(jí)外圍捆綁的4個(gè)助推器（2個(gè)3.35米直徑助推器和2個(gè)2.25米直徑助推器交替排列，每個(gè)助推器上有一個(gè)穩(wěn)定尾翼）。

此次發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭是最大的E構(gòu)型。與D構(gòu)型的區(qū)別在于4個(gè)助推器均為3.35米直徑，顯然它的起飛推力要大于長(zhǎng)征五號(hào)D，更大于其他長(zhǎng)征系列火箭，首次超過1000噸以上。起飛重量約870噸，具備近地軌道25噸級(jí)、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸級(jí)的運(yùn)載能力，比現(xiàn)役火箭的運(yùn)載能力提升了2.5倍以上。

六種構(gòu)型的長(zhǎng)征五號(hào)火箭可覆蓋近地軌道10～25噸、地球同步轉(zhuǎn)移軌道6～14噸的運(yùn)力能力，這將為2017年發(fā)射嫦娥五號(hào)落月器進(jìn)行采樣并返回地球以及2020年前后發(fā)射有關(guān)艙段在太空對(duì)接組裝完成我國(guó)載人空間站等重大航天工程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭綜合指標(biāo)將達(dá)到國(guó)際主流的運(yùn)載火箭水平，同時(shí)也將大幅度提升我國(guó)開發(fā)利用空間資源、維護(hù)國(guó)家安全的能力，為我國(guó)未來航天科技的發(fā)展搭建更廣闊的舞臺(tái)。

同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)載人登月和送人著陸火星以及重大的深空探測(cè)等目標(biāo)，我國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)重型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征九號(hào)的關(guān)鍵技術(shù)研制，其近地軌道運(yùn)載能力將達(dá)100噸以上，這無疑又是一步巨大的跨越。這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，將使長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭為我國(guó)航天事業(yè)譜寫新的華章！

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長(zhǎng)征五號(hào)為何被稱為“冰箭”？

研究發(fā)現(xiàn)，低溫推進(jìn)劑組合的參數(shù)往往高于常溫推進(jìn)劑組合，而且無毒、無污染。不過，因低溫而帶來的技術(shù)難題和成本問題也是人們選擇推進(jìn)劑時(shí)要考慮的。液氫液氧推進(jìn)劑具有高比沖。比沖是衡量火箭燃燒效率的指標(biāo)，比沖值越高，消耗同樣質(zhì)量的燃料，產(chǎn)生的沖量越大，即火箭能獲得的加速度更大。由于液氫的沸點(diǎn)為-252℃，燃料的貯存必須維持在這個(gè)溫度以下，所以被稱為“冰箭”。而更大的技術(shù)難題是，液氫、液氧必須完全隔離開來，否則液氫會(huì)把液氧凍住。

【責(zé)任編輯】龐 云