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中国长征5号重型火箭将如何震撼这个世界!(1)

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中国长征5号重型火箭将如何震撼这个世界!(1)

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  • 发布时间:2015-08-22 00:00
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   8月17日,中国在研运载能力最强的长征5号运载火箭在北京成功完成芯二级动力系统的第二次试车,这次试车意味着长征5号运载火箭工程重大地面试验全部完成。这也象征着我国的长征系列运载火箭即将实现历史性突破。

    长征5号火箭是我国第一种重型运载火箭,它的发射重量超过800吨,将会开启我国航天事业的新时代。这已经是关于长征5号火箭众所周知的描述。

    然而,正如近年来我国每次在工业和军事技术方面的技术突破后一样,总有些人会凑上来问一问:有什么用?美国/俄罗斯/日本早就有了,德国领先中国一百年……

    当然,我们可以反问一句:既然没用那为什么美国人要搞,为什么俄国人要搞,为什么日本人要搞?德国人一百年前有火箭吗?……

    然而这样争口舌长短的反问终究只是图个口头痛快,不论质疑者们如何鼓唇弄舌,长征5号火箭将改变这个世界,影响到我们每个人。

    想要了解长征5号如何改变世界,我们首先要知道一些它的基本情况。

进行合练的长征7号火箭

   

我国研制长征5号火箭的历史可以上溯到1986年的863计划,当时就将大推力运载火箭作为航天领域的重大探索项目。

    虽然提出新一代火箭研制的年代并不晚,但由于当时各方面条件限制,这一项目一直未能开展。我国航天人在长征2、长征3、长征4三种60-70年代研制,80年代才基本完善的火箭基础上又深度挖潜,到90年代已经大大提高上述三种火箭的各方面性能。

    但到21世纪初,我国的长征系列火箭出现了一些问题。例如:一,火箭型号偏多,型谱重叠,应该取消几种性能重复的火箭型号;二,可靠性一度遭到质疑,1998年前后几次发射外星的失败让长征系列在国际市场的声誉受到影响;三,发射准备周期长,现有长征火箭发射场准备周期一般为40-50天,而国际商业火箭发射准备周期一般为15-20天;四,缺少大运载能力的火箭,火箭整体适应能力不强。

    另外,长征系列火箭的第一、第二级均采用毒性很大的四氧化二氮和偏二甲肼推进剂,性能不是很高,还造成很大的环境污染;中国很早就成功研制液氢液氧发动机,但在单机推力等指标上进步不快,不仅比美俄有很大差距,到21世纪初,甚至被日本、欧洲甩在后面。

    由于历史原因,我国现有三个主要发射场都建在内陆,存在安全性差、火箭直径受铁路运输要求限制等问题。

    种种原因,就决定了我国新一代大推力运载火箭的基本要求和特点。

长征5号火箭结构示意图

    长征5号火箭作为我国第一个立项研制的新一代运载火箭家族,在上述几个方面都得到了重大的改进。例如,发射可靠性达到不载人0.98、载人0.99的国际先进水平;采用模块化设计,像搭积木一样,用几种火箭发动机和箭体的组合,可产生多达十余种运载火箭方案,从中选出几种进入研制;改用液氧煤油、液氧液氢两种推进剂等。此外,在海南新建的发射场也在21世纪正式开工建设。 

专为长征5号研制的大型储运集装箱

    研制过程中,长征5号火箭最初计划的6种构型被进一步简化到2种,即现在的长征5和长征5B,这是最初计划的6种构型中最大的两个。长征5号火箭具备将25吨的载荷送入近地轨道的能力,而在长征5号基础上增加第三级火箭的长征5B则可将14吨的载荷送入地球同步转移轨道。

    长征5号原本计划研制几种较小构型的型号,后来被在长征5号计划基础上衍生出来的长征7号火箭家族中最大的型号所取代,长征7号火箭作为长征2号火箭的后继者,将成为中国未来负担最多发射任务的火箭。此外,今年中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹还透露我国也在论证取代长征4号火箭的长征8号火箭,这两种火箭堪称中国运载火箭中最神秘的型号,因为它们主要用于发射太阳同步轨道卫星,而这样的卫星一般用于执行对地面观察的任务,通常有军用用途。与长征8号执行类似任务的,还有小型运载火箭长征6号,它的研制要求中明确要求具有500公斤的太阳同步轨道运载能力,可以执行一些小型科研、观测卫星的发射任务。

    除此之外,近年来媒体经常关注的还有目前尚处于论证阶段的长征9号巨型火箭,它的运载能力超过人类历史上最大火箭“土星5号”。

土星5号发射阿波罗宇宙飞船

     具体到长征5号身上,它将来主要任务是什么呢?

     首先,长征5号将是我国宇航员的主要座驾。据现有消息,我国新一代飞船将会主要采用长征5和长征7号飞船发射,而长征7号火箭主要用于发射20吨级的货运飞船。长征5号发射的飞船重量反而比长征7号小一些,为14吨,供宇航员乘坐。货运飞船每隔一段时间就要发射,为空间站提供补给,因此需要用一种较为廉价的火箭来执行发射任务——美国NASA选用“猎鹰9号”来执行发射货运飞船的任务,主要也是考虑它相对廉价的特性。同时,长征5号作为一种全新设计的火箭,比仍沿用部分老火箭技术的长征7号在可靠性、安全性方面更上一层楼。

长征五号、长征七号亮相珠海。展出为火箭实际大小十分之一的等比例模型

日本H2B火箭,比长征5小一些,目前仅用于执行货运飞船发射任务

    其次,长征5号将成为把我国空间站送入太空的不二人选。我国计划建造的空间站是一个有多个舱段组成的大型空间站,其规模将接近苏联的“和平”号,要将空间站的舱段送入地球轨道,也只有近地轨道运载能力达到25吨的“长征5”能够实现。

    第三,长征5B将可以把重达14吨的卫星送入地球同步转移轨道。由于目前卫星小型化发展趋势,这样重的卫星若不是担负特殊任务的军事卫星,就是大型通讯卫星,一般来说,14吨载荷足以将两颗大型通讯卫星一次送上轨道。

   第四,未来的深空探测方面,使用更大的长征5号B火箭,我们的探测器也将走得更快、更远。目前长征5B火箭发射方案就包括了嫦娥5号大型返回式探测器等。

   近期,有消息称,我国航天系统的未来发展方向有所调整,更加重视实用化的卫星系统,深空探测和载人航天发展的脚步有所放缓。这不得不说是中国的一项重大战略决策,而这也和长征5号火箭密切相关。

   首先,我们必须看看世界商业卫星市场现状。现在的世界卫星市场看似热闹非凡,有1000多颗卫星,但实际上绝大部分为两三个西方国家的卫星公司所把持。中国、俄罗斯等国也有自己的通讯卫星公司,但无法和西方国家比拼卫星数量。而且中国的通讯卫星技术相对世界先进水平也尚有差距,亟待补课。

美国德尔塔4重型火箭,目前主要用于发射军用卫星

欧洲阿丽亚娜5火箭是当今发射重型通信卫星的选项之一

    更重要的是,以美国为代表的西方国家对于继续独霸卫星市场也是极为上心的。上世纪90年代中国一度承接了一部分外星发射任务,但是很快,在1999年指责中国盗窃美国技术的《考克斯报告》出台后,美国收紧了这方面的“锁链”,不准中国再发射美国卫星。此后到2009年-2012年间,中国与法国泰利斯公司合作,又发射了一些卫星,采用中国购买法国卫星、中国发射这样的模式来进行合作。这一合作很快也被美国施加压力叫停,现在这个针对中国的“罗网”已经收紧到“任何有美国零件”的卫星都不能交给中国发射。

    换句话来说,西方国家逼着我们在自己完全有能力发射卫星的情况下,非要花钱请他们来发射,哪怕他们把这个发射任务外包给印度,也绝不交给中国。

    然而,或许我们应该感谢这种企图压制中国通讯卫星发展的行为,因为这迫使中国必须自己杀出一条血路。

    在最近中国为玻利维亚发射的通讯卫星身上,我们已经可以看到现有国际卫星市场的一丝裂缝。在这次交易中,中国长城工业出售的不仅是通讯卫星,不仅是承包发射业务,还包括了所有的地面应用系统,测控系统等也一并出售,同时还为玻利维亚提供人员培训。

    2013年12月21日零时42分,载有玻利维亚通信卫星的长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射,卫星顺利进入预定轨道

    据报道,玻利维亚通讯卫星的价格为3.02亿美元,这与国际上目前通讯卫星的价格基本相近。但中国国家开发银行在这个项目中为玻利维亚提供低息贷款,所以虽然卫星本身价格看起来并未破坏现有国际市场的秩序,但实际上玻利维亚付出的资金成本远远低于国际市场的一般价格。

    不过,玻利维亚通讯卫星还只是一颗“东方红4”平台的通讯卫星,它的技术性能与国际主流的先进通讯卫星相比还有差距。对于中国而言,玻利维亚的卫星没有给我们带来那么大的利润,有点“赔本赚吆喝”的意思,恐怕没法广泛复制。

    如果中国想要在世界范围内用“玻利维亚模式”打开局面,长征5号火箭就有其重要意义了,它可以一箭双星,发射重型通讯卫星,从而降低单位发射成本。

    最近中国在航天技术发展方向上的调整,也很可能意味着加快发展新一代重型通讯卫星平台,届时中国将可以彻底打破西方对这一市场的垄断。

    卫星市场,可以说是当代工业市场中技术最高的“金字塔顶端”,中国的产业则是从低级到高级“吃”过去,一旦吃下,就不会吐出来。现在,长征5号的完成意味着我们已经开“吃”金字塔塔顶了……这便是长征5号的故事,想知道后面怎么了嘛?拭目以待吧。

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