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这就是中国优势 | 科技优势(三)长征火箭:全球太空发射冠军

华夏经纬网 > 新闻 > 热点聚焦      2022-06-15 10:26:20

这就是中国优势?科技优势

  【导语】“可上九天揽月,可下五洋捉鳖,谈笑凯歌还。”这是一种豪情与诗意,也是当今中国正创造的奇迹。中国人对未知的好奇、对探索的渴望、对困境的思考以及对美好未来的期待,推开了一扇扇崭新世界的大门:空间探测、生物医药、人工智能、量子科学……中国科技创新的步伐从未停止。正如习近平总书记所说,一切伟大成就都是持续奋斗的结果,一切伟大事业都需要在继往开来中推进。新时代必将是大有可为的时代。


  2022年6月5日,中国航天员第9次踏上征途,这也是中国长征系列运载火箭第423次冲向太空。此时,距离1970年4月24日长征一号运载火箭首飞已经过去了52年。

  52年来,我们的航天人越来越忙:航天员周游寰宇、嫦娥奔赴月球、天问探访火星、羲和飞向太阳、航天员进驻天宫……航天强国征程漫漫,正如中国首位出舱进行太空行走的女航天员王亚平在一首诗歌中所写,“从已知世界来到未知世界,我们在探索。来到太空,填补空白。”而说到这些越迈越远的探索宇宙的脚步,则完全离不开我国自主研发的长征系列运载火箭的助力。

2022年6月5日,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。(图源:新华社)

2022年6月5日,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。(图源:新华社)


长征火箭发射成功率世界一流

  数十年前,中国将运载火箭命名为“长征”,以寓意我国火箭事业一定会像红军长征一样,克服任何艰难险阻,到达胜利彼岸。从1970年长征一号运载火箭第一次飞行至今,长征火箭实施了中国92.1%的航天发射任务,先后将700余个航天器送入太空,发射成功率为96.25%。

  而根据统计,仅2021年,中国航天全年发射次数达55次,超过了美国的45次,位居世界第一。其中,长征火箭48次出征,发射成功率100%,而美国SpaceX的猎鹰9号火箭去年只进行了31次太空任务。

2021年12月10日,长征四号乙运载火箭点火起飞,我国长征系列运载火箭迎来了第400次发射。(图源:中国航天报)

2021年12月10日,长征四号乙运载火箭点火起飞,我国长征系列运载火箭迎来了第400次发射。(图源:中国航天报)

  回顾长征火箭发展史,长征火箭家族已经迈入400+发射次数的崭新征程。长征系列火箭的第一个100次发射用了37年,第二个100次发射用了7年多,第三个100次发射用了4年多,第四个100次飞行仅用了33个月。

  在最近的100次发射中,包括中国首个空间站核心舱、嫦娥五号月球探测器、天问一号火星探测器、神舟载人飞船、天舟货运飞船、北斗三号导航卫星等“国之重器”均是由长征火箭送入太空。

  目前,正在服役的11个基本型长征火箭具备发射低、中、高不同地球轨道和不同类型航天器的能力,并能支撑无人深空探测。


  长征火箭家族的王牌担当

长征系列运载火箭主要型号型谱(图源:星球研究所)

长征系列运载火箭主要型号型谱(图源:星球研究所)

  长征二号:航天员往返天地专车

  长征二号F型火箭,是中国目前唯一可以执行载人任务的火箭,有“神箭”的美誉。长征二号F型火箭总长58.4米,直径3.35米,捆绑了4个助推器,起飞重量约480吨,可以将8吨多重的神舟飞船送入中国太空站运行的近地轨道。

  目前长征二号F型火箭的可靠性评估值达到0.9894,安全性评估值达到0.99996这一国际先进水平。以百次发射为基数简单理解,火箭发射100次,才有可能出现一次飞行故障;假设出现飞行故障,依靠逃逸系统逃逸一百次,才有可能出现不到一次逃逸失败。

  2003年,长征二号F型火箭将中国首名航天员杨利伟送入太空,成为我国载人航天工程中的一名功臣。截至目前,长征二号F型火箭已经成功发射14艘神舟飞船,将16名航天员送入太空。

  长征五号:体型虽“胖”能力强

  长征五号系列运载火箭,人送绰号“胖五”,是长征火箭家族中的“巨无霸”。同属于长征五号系列的长征五号B运载火箭,拥有目前中国最大的整流罩,整流罩长度达到20.5米,相当于6层楼房的高度,直径5.2米,可以轻松将10枚总长19.5米、直径1.2米的捷龙一号火箭装入其中。

  从数据上看,长征五号B运载火箭总长约53.66米,起飞质量达849吨,起飞推力约1078吨,近地轨道运载能力23吨,其独有的大推力直接入轨技术和大直径舱箭分离技术,可实现只用一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道。

  长征五号B火箭研制期间,突破了低温火箭“零窗口”发射技术、大直径舱箭分离技术、大推力直接入轨技术等一系列关键技术,其中多项是为满足空间站舱段需要所独有的技术。

2020年7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。(图源:新华社)

2020年7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。(图源:新华社)

  长征六号:固液混合动力有妙方

  长征六号改运载火箭,是中国首型固体捆绑运载火箭,用于发射太阳同步轨道卫星。在长征六号改运载火箭诞生前,我国现役运载火箭中只有单纯以固体发动机或液体发动机作为推力的运载火箭,固液“混动版”尚无先例。长征六号改运载火箭总长约50米,起飞重量约530吨,700公里太阳同步轨道运载能力不小于4吨,采用固体助推+液体芯级,四个刚劲有力的固体助推器是其区别于现役运载火箭的最大特征。

  此外,长征六号改运载火箭还首次采用伺服系统在线故障诊断与自适应重构技术,火箭飞行过程中,当某台伺服机构出现故障时,智能“大脑”会根据自我诊断后的结果,重新进行计算并分配控制指令,实现火箭飞行的智能控制。

  长征七号:为空间站物资运送忙

  长征七号运载火箭,是为载人航天工程发射货运飞船而研制的一型火箭。这型火箭全长53米,芯级直径3.35米,4个助推器直径2.25米,起飞质量约597吨,近地轨道运载能力约为13.5吨,700千米太阳同步轨道运载能力约5.5吨。

  2017年,长征七号火箭成功发射天舟一号货运飞船,为天宫二号送去了我国首个“太空快递”。自首飞以来共执行四次天舟系列货运飞船发射任务,向空间站及空间实验室运送货物和推进剂等物资,因此被誉为“太空快递小哥”。

  长征七号运载火箭执行的是空间站任务,对火箭运载能力和入轨精度要求非常高。如果把火箭发射比作“打靶”,长征七号运载火箭每次发射入轨精度都是十环水平。

  长征八号:“一箭22星”创纪录

  长征八号是中国新一代主力中型运载火箭,主要用于发射近地轨道或太阳同步轨道有效载荷,可以把约5吨的有效载荷送入700公里太阳同步轨道,填补了中国太阳同步轨道运载能力3-4.5吨的能力空白,可以承担80%以上的中低轨发射任务。

  长征八号遥二火箭为该型号运载火箭无助推器状态。火箭采用无毒无污染推进剂,全箭长约48米,起飞重量约198吨,起飞推力约240吨,可实现太阳同步轨道3吨运载能力。2022年2月27日,长征八号遥二火箭搭载22颗商业卫星成功发射,创造中国火箭“一箭多星”的新纪录。

  长征八号运载火箭任务适应性强、能力覆盖范围广,可面向政府和商业用户等多主体需求,承担近地轨道、太阳同步轨道等中型载荷的单星发射和中小型载荷组网发射任务;通过助推器选配和火箭模块化、批量化生产交付,可大幅提升经济性和测发效率。


新一代运载火箭正在研制

新一代载人运载火箭示意图(图源:中国航天科技集团一院)

新一代载人运载火箭示意图(图源:中国航天科技集团一院)

  中国新一代载人运载火箭还在研制阶段,但部分数据已被公开。据资料,新一代载人运载火箭的规模,将大大超过长征五号火箭,其直径与长征五号一致,高度比长征五号高近三分之一,近地轨道运载能力是长征五号火箭的3倍左右。

  另据了解,新一代载人火箭由助推器、芯一级、芯二级、芯三级、逃逸塔及整流罩组成,全长约90米,起飞重量约2000吨,可将25吨有效载荷直接送入奔月轨道,或者70吨有效载荷送入近地轨道。

  科研人员表示,新一代载人运载火箭将继承长征二号F火箭高可靠、高安全的载人运载火箭设计标准和设计基因,在故障检测、自动化飞行,以及相关冗余设计方面,开展一系列技术攻关。未来,其将支撑更大吨位的飞船进入太空,让航天员进入太空更方便、更快捷、更舒适、更安全。

  后续,新一代载人火箭还将用于未来载人月球探测工程中环月、绕月、登月等演示验证及飞行任务。

  航天界常说:“运载火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大。”随着新一代载人运载火箭技术攻关,中国航天面向的就是更广阔的星辰大海。


  (资料来源:新华社、人民日报、央视新闻、解放军报、科技日报、中国青年报、中国航天报)



责任编辑:姚思寒
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