中国新一代运载火箭终于打了翻身仗 长征五号发射成功意味着什么

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自2017年7月2日发射失利后,在海内外各色目光的关注下,在经历了908天的等待后,中国的长征五号遥三运载火箭于北京时间2019年12月27日20时45分在海南文昌航天发射场点火升空,在2,000多秒后将其携带的“实践二十号”卫星准确送入预定轨道。

这一夜的文昌,无数中国航天人击掌相庆。因为压抑了这么久,等待了这么久,这一次的发射成功终于迎来了中国新一代运载火箭的“翻身仗”

长征五号系列为中国首个从总体到分系统均采用最新技术的大型液体运载火箭系列,是中国目前研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程,新技术比例达95%;其到达近地轨道的最大有效载荷能力为25吨,到达同步转移轨道的最大有效载荷能力为14吨,当之无愧是中国现役起飞质量最大、芯级直径最粗、运载能力最强的火箭。

在其之前,中国运载能力最强的火箭"长征七号"仅能将约14吨载荷送入近地轨道,较之西方大推力火箭差距不小。所以,"长征五号"从诞生之初就被寄予了厚望。用业内人士的话来讲,如果说中国现役的长征二号、长征三号和长征四号系列都有一个共同的源头“东风五号洲际导弹”,那长征五号则无疑是中国新一代运载火箭的源头。

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作为人类有史以来投入使用的最强运载火箭,美国的土星五号170千米近地轨道运载能力高达140吨,回看过去,要是没有土星五号的发射,就不可能有流芳百世的“阿波罗登月”。而中国的下一阶段探月工程、载人航天工程,雄心勃勃的火星探测计划,以及旨在取代"神舟"系列的新一代载人飞船、太空望远镜等诸多太空项目,都在等待着有足够大推力的运载火箭的发射配合。

在863计划支持下,中国的长征五号于1986年开展了前期论证和攻关,正所谓“十年磨一箭”,2016年11月3日20时43分,长征五号在海南文昌航天发射场首次发射升空,但在过程中出现了二级发动机提前关机的故障,此后虽然通过延长上面级发动机的燃烧时间,仍成功将"实践十七号"卫星送入地球同步静止轨道,但有声音指出这种补救措施会缩短卫星的使用寿命。

2017年7月2日,长征五号遥二运载火箭在发射后飞行至346秒时突发故障,星箭坠海。分析试验结果将问题定位在火箭芯一级的一台YF-77发动机上,指出系液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置在复杂力热环境下局部结构发生异常,进而导致发动机推力瞬时大幅下降并使发射任务失败。

而这台发动机正是中国航天人倾力研制的推力最大的液氧液氢发动机,因技术跨度大,其研制甚至比长征五号火箭还提早了4年。长征五号的第二次发射,也是中国航天首次在运载火箭的一级上采用液氧液氢发动机,而以失败告终,对中国航天人而言可谓是一项重大打击。

从公开报道来看,2017年10月2日,YF-77发动机故障定位完成;2018年4月改进完毕;2018年10月30日,在长五遥三火箭即将出厂前,同批次YF-77试车被发现再次出现故障。

这其中中国航天人付出了多少艰辛,我们不得而知,但又可想而知

经过改进,连续两次试车成功,长五遥三火箭推迟到2019年年中发射。但在4月4日对长五遥四火箭的发动机测试中,发现YF-77发动机的氧涡轮泵出现细小裂纹。在采用新技术手段对以往通过试车考核的发动机进行检测后,发现在同一位置,多台YF-77发动机都出现了微小裂纹。

这,无疑是睛天霹雳。

至此,被寄予厚望的长征五号运载火箭、YF-77发动机陷入前所未有的风口浪尖:有提出长征五号项目立即下马的;有要求扶正与美国SpaceX公司重型猎鹰火箭类似的某预研型号的;更有甚者,有声音直指解散中国“官办”航天队伍,全面转向私营航天。

另一方面,由于大推力运载火箭工程的延期,中国的空间站、探月计划也随之一再推迟。受其影响,中国的"嫦娥五号"、"中国空间站核心舱"的发射日期已延至2020年、2021年。对于中国的火星探测计划来说,更是深重打击,因为火星探测期的发射有窗口期,一旦错过了2020年,就必须再等26个月。

面临技术和人言等多重压力的中国航天,终于在2019年12月27日的晚上,交出了自己的答卷:西安卫星测控中心给出的卫星初轨根数显示,长征五号将“实践二十号”卫星送入了近地点192.8千米、远地点68016.8千米、轨道半长轴40478.1千米的超同步转移轨道,半长轴允许偏差为±350千米,而实际偏差仅有4.8千米。

在沉默了908天之后,长征五号火箭和卫星研制人员的脸上也终于绽放了笑容。

长征五号遥三号火箭的发射成功,意味着中国的首次大型火星探测可以在2020年窗口发射期如期进行,届时,"萤火2号"火星探测器组合体将搭乘长征五号遥四火箭奔向火星;旨在取代"神舟"系列的中国新一代载人飞船也终于可以在2020年进行首次试飞,重达20吨的中国空间站核心舱也将由长征五号乙运载火箭送入近地轨道……

对于中国航天人来说,长征五号遥三运载火箭是一个期盼已久的成功,但同时,它更是一个开始,其在总推力上虽然取得了突破,但技术本身并不先进,有业内人士指出至多才达到美、俄、欧十年前的水平,而且,"长征五号"使用的氢氧发动机,其性能也尚与美、俄、欧差距明显。

探索外太空是一场具有高度战略意义的竞争,争夺太空话语权已成为多国战略竞争的重要方面。2018年,中国完成了39次火箭发射,美国是31次,俄罗斯是20次,而整个欧盟只有8次。作为太空竞赛的后来者,虽然中国近年来在多个领域取得了举世瞩目的成就,但需要做的还有不少。

而中国人也正在多个层面努力并发力,“从人造卫星,到月球和火星,中国在这些领域中正迅速变成太空超级大国”,美国宇航局(NASA)的前高级顾问凯西•劳里尼(Kathy Laurini)公开表示,“他们(中国人)设立战略性,长期性的目标,而且为达到这些目标进行专注的,系统性的努力。”

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