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這就是中國優勢 | 科技優勢(三)長征火箭:全球太空發射冠軍

華夏經緯網 > 新聞 > 熱點聚焦      2022-06-15 10:26:20

這就是中國優勢?科技優勢

  【導語】“可上九天攬月,可下五洋捉鱉,談笑凱歌還。”這是一種豪情與詩意,也是當今中國正創造的奇跡。中國人對未知的好奇、對探索的渴望、對困境的思考以及對美好未來的期待,推開了一扇扇嶄新世界的大門:空間探測、生物醫藥、人工智慧、量子科學……中國科技創新的步伐從未停止。正如習近平總書記所説,一切偉大成就都是持續奮鬥的結果,一切偉大事業都需要在繼往開來中推進。新時代必將是大有可為的時代。


  2022年6月5日,中國航太員第9次踏上征途,這也是中國長征系列運載火箭第423次衝向太空。此時,距離1970年4月24日長征一號運載火箭首飛已經過去了52年。

  52年來,我們的航太人越來越忙:航太員週游寰宇、嫦娥奔赴月球、天問探訪火星、羲和飛向太陽、航太員進駐天宮……航太強國征程漫漫,正如中國首位出艙進行太空行走的女航太員王亞平在一首詩歌中所寫,“從已知世界來到未知世界,我們在探索。來到太空,填補空白。”而説到這些越邁越遠的探索宇宙的腳步,則完全離不開我國自主研發的長征系列運載火箭的助力。

2022年6月5日,搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運載火箭,在酒泉衛星發射中心點火發射。(圖源:新華社)

2022年6月5日,搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運載火箭,在酒泉衛星發射中心點火發射。(圖源:新華社)


長征火箭發射成功率世界一流

  數十年前,中國將運載火箭命名為“長征”,以寓意我國火箭事業一定會像紅軍長征一樣,克服任何艱難險阻,到達勝利彼岸。從1970年長征一號運載火箭第一次飛行至今,長征火箭實施了中國92.1%的航太發射任務,先後將700余個航太器送入太空,發射成功率為96.25%。

  而根據統計,僅2021年,中國航太全年發射次數達55次,超過了美國的45次,位居世界第一。其中,長征火箭48次出征,發射成功率100%,而美國SpaceX的獵鷹9號火箭去年只進行了31次太空任務。

2021年12月10日,長征四號乙運載火箭點火起飛,我國長征系列運載火箭迎來了第400次發射。(圖源:中國航太報)

2021年12月10日,長征四號乙運載火箭點火起飛,我國長征系列運載火箭迎來了第400次發射。(圖源:中國航太報)

  回顧長征火箭發展史,長征火箭家族已經邁入400+發射次數的嶄新征程。長征系列火箭的第一個100次發射用了37年,第二個100次發射用了7年多,第三個100次發射用了4年多,第四個100次飛行僅用了33個月。

  在最近的100次發射中,包括中國首個空間站核心艙、嫦娥五號月球探測器、天問一號火星探測器、神舟載人飛船、天舟貨運飛船、北斗三號導航衛星等“國之重器”均是由長征火箭送入太空。

  目前,正在服役的11個基本型長征火箭具備發射低、中、高不同地球軌道和不同類型航太器的能力,並能支撐無人深空探測。


  長征火箭家族的王牌擔當

長征系列運載火箭主要型號型譜(圖源:星球研究所)

長征系列運載火箭主要型號型譜(圖源:星球研究所)

  長征二號:航太員往返天地專車

  長征二號F型火箭,是中國目前唯一可以執行載人任務的火箭,有“神箭”的美譽。長征二號F型火箭總長58.4米,直徑3.35米,捆綁了4個助推器,起飛重量約480噸,可以將8噸多重的神舟飛船送入中國太空站運作的近地軌道。

  目前長征二號F型火箭的可靠性評估值達到0.9894,安全性評估值達到0.99996這一國際先進水準。以百次發射為基數簡單理解,火箭發射100次,才有可能出現一次飛行故障;假設出現飛行故障,依靠逃逸系統逃逸一百次,才有可能出現不到一次逃逸失敗。

  2003年,長征二號F型火箭將中國首名航太員楊利偉送入太空,成為我國載人航太工程中的一名功臣。截至目前,長征二號F型火箭已經成功發射14艘神舟飛船,將16名航太員送入太空。

  長征五號:體型雖“胖”能力強

  長征五號系列運載火箭,人送綽號“胖五”,是長征火箭家族中的“巨無霸”。同屬於長征五號系列的長征五號B運載火箭,擁有目前中國最大的整流罩,整流罩長度達到20.5米,相當於6層樓房的高度,直徑5.2米,可以輕鬆將10枚總長19.5米、直徑1.2米的捷龍一號火箭裝入其中。

  從數據上看,長征五號B運載火箭總長約53.66米,起飛品質達849噸,起飛推力約1078噸,近地軌道運載能力23噸,其獨有的大推力直接入軌技術和大直徑艙箭分離技術,可實現只用一級火箭直接將有效載荷送入預定軌道。

  長征五號B火箭研製期間,突破了低溫火箭“零窗口”發射技術、大直徑艙箭分離技術、大推力直接入軌技術等一系列關鍵技術,其中多項是為滿足空間站艙段需要所獨有的技術。

2020年7月23日,長征五號遙四運載火箭在中國文昌航太發射場點火升空,實施我國首次火星探測任務(天問一號任務)。(圖源:新華社)

2020年7月23日,長征五號遙四運載火箭在中國文昌航太發射場點火升空,實施我國首次火星探測任務(天問一號任務)。(圖源:新華社)

  長征六號:固液混合動力有妙方

  長征六號改運載火箭,是中國首型固體捆綁運載火箭,用於發射太陽同步軌道衛星。在長征六號改運載火箭誕生前,我國現役運載火箭中只有單純以固體發動機或液體發動機作為推力的運載火箭,固液“混動版”尚無先例。長征六號改運載火箭總長約50米,起飛重量約530噸,700公里太陽同步軌道運載能力不小于4噸,採用固體助推+液體芯級,四個剛勁有力的固體助推器是其區別於現役運載火箭的最大特徵。

  此外,長征六號改運載火箭還首次採用伺服系統線上故障診斷與自適應重構技術,火箭飛行過程中,當某臺伺服機構出現故障時,智慧“大腦”會根據自我診斷後的結果,重新進行計算並分配控制指令,實現火箭飛行的智慧控制。

  長征七號:為空間站物資運送忙

  長征七號運載火箭,是為載人航太工程發射貨運飛船而研製的一型火箭。這型火箭全長53米,芯級直徑3.35米,4個助推器直徑2.25米,起飛品質約597噸,近地軌道運載能力約為13.5噸,700千米太陽同步軌道運載能力約5.5噸。

  2017年,長征七號火箭成功發射天舟一號貨運飛船,為天宮二號送去了我國首個“太空快遞”。自首飛以來共執行四次天舟系列貨運飛船發射任務,向空間站及空間實驗室運送貨物和推進劑等物資,因此被譽為“太空快遞小哥”。

  長征七號運載火箭執行的是空間站任務,對火箭運載能力和入軌精度要求非常高。如果把火箭發射比作“打靶”,長征七號運載火箭每次發射入軌精度都是十環水準。

  長征八號:“一箭22星”創紀錄

  長征八號是中國新一代主力中型運載火箭,主要用於發射近地軌道或太陽同步軌道有效載荷,可以把約5噸的有效載荷送入700公里太陽同步軌道,填補了中國太陽同步軌道運載能力3-4.5噸的能力空白,可以承擔80%以上的中低軌發射任務。

  長征八號遙二火箭為該型號運載火箭無助推器狀態。火箭採用無毒無污染推進劑,全箭長約48米,起飛重量約198噸,起飛推力約240噸,可實現太陽同步軌道3噸運載能力。2022年2月27日,長征八號遙二火箭搭載22顆商業衛星成功發射,創造中國火箭“一箭多星”的新紀錄。

  長征八號運載火箭任務適應性強、能力覆蓋範圍廣,可面向政府和商業用戶等多主體需求,承擔近地軌道、太陽同步軌道等中型載荷的單星發射和中小型載荷組網發射任務;通過助推器選配和火箭模組化、批量化生産交付,可大幅提升經濟性和測發效率。


新一代運載火箭正在研製

新一代載人運載火箭示意圖(圖源:中國航太科技集團一院)

新一代載人運載火箭示意圖(圖源:中國航太科技集團一院)

  中國新一代載人運載火箭還在研製階段,但部分數據已被公開。據資料,新一代載人運載火箭的規模,將大大超過長征五號火箭,其直徑與長征五號一致,高度比長征五號高近三分之一,近地軌道運載能力是長征五號火箭的3倍左右。

  另據了解,新一代載人火箭由助推器、芯一級、芯二級、芯三級、逃逸塔及整流罩組成,全長約90米,起飛重量約2000噸,可將25噸有效載荷直接送入奔月軌道,或者70噸有效載荷送入近地軌道。

  科研人員表示,新一代載人運載火箭將繼承長征二號F火箭高可靠、高安全的載人運載火箭設計標準和設計基因,在故障檢測、自動化飛行,以及相關冗余設計方面,開展一系列技術攻關。未來,其將支撐更大噸位的飛船進入太空,讓航太員進入太空更方便、更快捷、更舒適、更安全。

  後續,新一代載人火箭還將用於未來載人月球探測工程中環月、繞月、登月等演示驗證及飛行任務。

  航太界常説:“運載火箭的能力有多大,航太的舞臺就有多大。”隨著新一代載人運載火箭技術攻關,中國航太面向的就是更廣闊的星辰大海。


  (資料來源:新華社、人民日報、央視新聞、解放軍報、科技日報、中國青年報、中國航太報)



責任編輯:姚思寒
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