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大塊頭有大智慧——解碼長征五號大火箭
新華社海南文昌11月3日電題:大塊頭有大智慧——解碼長征五號大火箭
新華社記者陳曦,、白國龍、趙穎全,、周慧敏
11月3日晚8時43分,,中國文昌航天發(fā)射場,,距離海邊約800米的發(fā)射平臺上,,長征五號運(yùn)載火箭點(diǎn)火升空,。
這是我國新一代大型運(yùn)載火箭長征五號的首次飛行任務(wù),,也是長征家族系列運(yùn)載火箭的第238次發(fā)射。
隨著人類對于宇宙空間的不斷探索,,世界主要航天強(qiáng)國紛紛推出新一代大型火箭,。中國現(xiàn)有運(yùn)載火箭長征家族原有成員在面對未來載人空間站、探月,、探火等一系列重大工程任務(wù),,有些心有余而力不足。長征家族迫切需要引入一位“大塊頭”成員扛起重?fù)?dān),。
被親切地稱為“胖五”的長征五號火箭應(yīng)運(yùn)而生,,成為我國起飛質(zhì)量最大、起飛推力最大,、箭體結(jié)構(gòu)最大,、運(yùn)載能力最大的運(yùn)載火箭。
這一次發(fā)射,,對于“胖五”來說,,有太多的創(chuàng)新和紀(jì)錄需要被銘記。
從3.35米到5米,,一次華麗的蛻變
“胖五”長啥樣,?先從數(shù)據(jù)上看:身長57米,芯極直徑5米,,捆綁4個3.35米直徑助推器,,起飛重量約為870噸,運(yùn)載能力達(dá)到近地軌道25噸,,地球同步軌道14噸,,地月軌道8噸。
“胖五”以其5米的箭體直徑突破了傳統(tǒng)3.35米直徑的限制,,成為我國箭體直徑最大的火箭,。
從3.35米到5米,不只是簡單的數(shù)字變化,。
“30年前啟動論證,,20年前開始預(yù)研,10年前開始立項(xiàng)研制,?!焙教炜萍技瘓F(tuán)一院長征五號火箭總設(shè)計師李東說,我國火箭都是以3.35米直徑為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,,目前運(yùn)載能力已用到極致,,想向前發(fā)展,就需要直徑上的突破,。1.65米的直徑改變意味著整個火箭制造工業(yè)體系都要變,包括材料、制作工藝,、工裝,、動力、加工,、廠房等,,也意味著國家工業(yè)基礎(chǔ)要跟得上?!凹夹g(shù)跨度太大,,新技術(shù)比例幾乎到達(dá)100%?!?/p>
比如,,為了提升“胖五”的性能和效率,燃料儲箱內(nèi)壁最薄的地方只有3毫米,。航天科技集團(tuán)一院天津大火箭公司副總經(jīng)理孟凡新說:“做到這樣的極致,,既有新材料的功勞,也有新生產(chǎn)工藝的功勞,。而這樣的創(chuàng)新,,在‘胖五’身上比比皆是?!?/p>
此外,,因?yàn)椤芭治濉敝睆教螅瑐鹘y(tǒng)的火車運(yùn)輸已經(jīng)無法完成,,只能通過海運(yùn),。與之匹配的沿海天津新一代運(yùn)載火箭制造基地和中國文昌航天發(fā)射場都為此而新建。
李東說,,研制“胖五”最早的目標(biāo)是大運(yùn)載能力,。實(shí)現(xiàn)大的運(yùn)載能力有2個基礎(chǔ):大的結(jié)構(gòu)和大的發(fā)動機(jī)。
國際上,,大型火箭的直徑不約而同都在5米左右,。同樣長度的火箭,直徑越大可以裝載更多的飛行器,。此外,,直徑越大,火箭的整流罩可以做得更大,,這樣不光可以搭載重量更大的飛行器,,也可以搭載體積更大的飛行器?!凹词梗常常得字睆降幕鸺梢源钶d體積很大的衛(wèi)星,,但會弄出一個很大的腦袋,火箭外形也不好?!崩顤|說,。
從13.5噸到25噸,一次能力的飛躍
2016年6月25日,,長征七號火箭發(fā)射升空,,以13.5噸近地軌道運(yùn)載能力成為我國火箭運(yùn)載能力之最。
4個月后,,“胖五”問世,,其近地軌道運(yùn)載能力更是達(dá)到25噸。
國際上一般認(rèn)定,,近地軌道10噸量級為中型火箭,,超過20噸叫做大型火箭?!芭治濉背蔀榱宋覈F(xiàn)在唯一的大型火箭,。“這標(biāo)志著中國進(jìn)入了大火箭俱樂部,?!崩顤|說,“這個能力使未來發(fā)展有了更廣闊的空間,?!?/p>
“以前,中國運(yùn)載火箭只有2噸運(yùn)載能力時,,還不能承擔(dān)載人航天的工作,。把一個航天員送上天,也得要一個7,、8噸級的飛船,,否則航天員的生活保障不了。中國現(xiàn)在有了7,、8噸運(yùn)載能力的火箭,,才有了載人航天。同樣中國現(xiàn)在有了長征五號,,才能實(shí)施空間站計劃,,因?yàn)榭臻g站要長期有人照料,在天上長時間生活,,規(guī)??隙ê艽蟆,!崩顤|打了個比喻,,“這就像家里人口多了,,一個小房子住不下?!?/p>
目前,,我國長征三號甲火箭能將1噸多的載荷送入地火轉(zhuǎn)移軌道,而“胖五”的運(yùn)載能力達(dá)5到6噸,。“1噸的載荷和五六噸相比,,所能做的事情肯定是不一樣的,。”李東說,,下一步進(jìn)行火星探測,,“胖五”大約能將一個5噸量級的探測器送到火星上。這個探測器就不再是簡單圍繞地球轉(zhuǎn)了,,而是要帶一個火星車,,直接落下去,在火星表面巡視,?!盎鸺芰Φ姆磻?yīng),不僅是說火箭能飛到哪里去,,而是取決于到哪個位置能帶的載荷重量,。長五帶的載荷多了,能做的事也更多了,?!?/p>
當(dāng)然,大火箭離不開大推力,。
“胖五”全箭起飛時總推力達(dá)1060噸,,主要來自8臺120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)。120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)的威力到底有多大,?專家打了個形象的比喻,,120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)達(dá)500個大氣壓,相當(dāng)于把上海黃浦江的水打到5000米高度的青藏高原,。
熟悉航天的人知道,,我國現(xiàn)役常規(guī)火箭發(fā)動機(jī)采用有毒的常溫推進(jìn)劑。推進(jìn)劑無毒化是國家航天技術(shù)發(fā)展的趨勢,?!芭治濉辈捎玫囊貉鹾兔河腿紵螽a(chǎn)生的二氧化碳和水,不會對環(huán)境造成任何污染,,而且成本僅為常規(guī)推進(jìn)劑的十分之一,。
從載人航天到登月探火,,中國邁向深空的一大步
從“神五”到“神十一”,我國長征二號F火箭把11名航天員送入太空,,也把中國一步步推向航天大國,。
這一次,“胖五”肩負(fù)的使命是推動我國向航天強(qiáng)國邁進(jìn),。
“長征五號大幅度提升了中國人自主,、自由進(jìn)入空間的能力?!崩顤|說,,一切空間活動的前提是建造火箭。正如發(fā)展海洋事業(yè)一樣,,造不了船,,一切都免談?!霸煲粋€小帆船和一艘萬噸巨輪是截然不同的,。”
“長征五號帶動了整個中國新一代運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展,?!崩顤|說,長征七號,、長征六號都是以“胖五”的核心技術(shù)衍生出來的,,長征八號也正在研制中。通過“胖五”的研制,,我國運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)水平能力得到了提升,。
“長征五號培養(yǎng)出一批年輕的火箭研制隊(duì)伍?!崩顤|說,,通過新一代運(yùn)載火箭的研制、歷練,,我國新一代航天人才也成長起來,。而這是中國航天最大的財富。
李東說,,航天強(qiáng)國與航天大國的區(qū)別在于,,強(qiáng)國要建空間站、登月,、探測火星,。而這些大事需要大火箭,有了大火箭,,才有了基礎(chǔ),。
下一步,,“胖五”將承擔(dān)嫦娥工程的第三步任務(wù),將探測器送入地月軌道上,,對月球的土壤和巖石采樣后,,在月面起飛再飛回來,把公斤級的標(biāo)本帶回地球,。
再下一步,,“胖五”將承擔(dān)空間站艙段任務(wù)的發(fā)射,成為建造空間站的主力,。
然后,,“胖五”將承擔(dān)火星探測任務(wù),將4.5噸級大的火星探測器送到距地球5000萬公里的火星上……
“長征五號是中國從航天大國向航天強(qiáng)國邁進(jìn)的標(biāo)志,。”李東說,。(完)
編輯:秦云
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