400 次發(fā)射：長(zhǎng)征火箭映射中國(guó)航天加速度

文/楊宇光

▲ 2021 年12 月10 日，長(zhǎng)四乙火箭發(fā)射瞬間 吳敬博攝

2021 年12 月10 日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功將實(shí)踐六號(hào)05 組衛(wèi)星發(fā)射升空，至此，我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭完成了第400 次發(fā)射?；叵腴L(zhǎng)征火箭的第300 次發(fā)射，還僅僅是在兩年多前。可以說(shuō)，長(zhǎng)征火箭發(fā)射正朝著越來(lái)越密集、越來(lái)越可靠的方向發(fā)展，且總的入軌質(zhì)量和平均每次發(fā)射的入軌質(zhì)量也越來(lái)越高。長(zhǎng)征火箭不但在中國(guó)航天發(fā)射中扮演著主力軍角色，而且在世界航天發(fā)射領(lǐng)域也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

從無(wú)到有的第一個(gè)100 次

1970 年4 月24 日，我國(guó)使用長(zhǎng)征一號(hào)火箭成功將我國(guó)首顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”送入太空，標(biāo)志著中國(guó)人航天時(shí)代的到來(lái)。

由于該火箭的直徑只有2.25 米，發(fā)展?jié)摿τ邢?，因此我?guó)又研制了直徑更大的長(zhǎng)征二號(hào)火箭。但受我國(guó)鐵路運(yùn)輸隧道的尺寸限制，火箭直徑只能限制在3.35 米以內(nèi)，由此形成了“長(zhǎng)征二號(hào)”系列、“長(zhǎng)征三號(hào)”系列和“長(zhǎng)征四號(hào)”系列運(yùn)載火箭。

“長(zhǎng)征二號(hào)”使我國(guó)具備了兩噸級(jí)衛(wèi)星的入軌能力，并多次發(fā)射返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星。后來(lái)經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)，形成了長(zhǎng)征二號(hào)C/D/E/F等派生型號(hào)，在我國(guó)近地軌道/太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星的發(fā)射中扮演著重要角色。

另外，這個(gè)系列中還有“風(fēng)暴一號(hào)”和“風(fēng)暴二號(hào)”，并在1981 年執(zhí)行了我國(guó)首次“一箭三星”發(fā)射任務(wù)。

相對(duì)于“長(zhǎng)征二號(hào)”系列，“長(zhǎng)征三號(hào)”系列則將目光瞄準(zhǔn)高軌衛(wèi)星，它在“長(zhǎng)征二號(hào)”兩級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加以高性能液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的三子級(jí)。該火箭在1984 年將我國(guó)首顆地球同步軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射入軌，并在1990 年執(zhí)行了我國(guó)首次為國(guó)外提供衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的“亞洲一號(hào)”任務(wù)。

▲ 長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭豎立在發(fā)射臺(tái)上

后來(lái)的“長(zhǎng)征三號(hào)甲”系列以“長(zhǎng)征三號(hào)甲”為基本型，分別捆綁0、4、2 個(gè)2.25 米直徑的助推器，形成了地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力2.6 噸～5.5噸的長(zhǎng)征三號(hào)甲/乙/丙等型號(hào)。

在我國(guó)地球同步軌道通信衛(wèi)星工程中，同時(shí)發(fā)展起來(lái)的“長(zhǎng)征四號(hào)”在“長(zhǎng)征二號(hào)”系列結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了常溫動(dòng)力的液體三子級(jí)，在我國(guó)太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星發(fā)射中扮演著重要角色。

在前100 次發(fā)射中，長(zhǎng)征火箭也經(jīng)歷過(guò)挫折。1992 年3 月22 日，“長(zhǎng)征二號(hào)E”發(fā)射澳大利亞通信衛(wèi)星時(shí)，因?yàn)殇X制多余物造成助推器故障，導(dǎo)致發(fā)射中止，這一天后來(lái)被定為航天質(zhì)量日。1996 年，“長(zhǎng)征三號(hào)乙”首飛時(shí)因姿態(tài)失控，墜毀在發(fā)射場(chǎng)附近的山坡上。

中國(guó)航天人痛定思痛，逐漸形成了嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠性規(guī)范，目前長(zhǎng)征系列火箭的發(fā)射成功率已達(dá)世界領(lǐng)先水平。2003 年，“長(zhǎng)征二號(hào)F”將承載著楊利偉的神舟五號(hào)載人飛船發(fā)射入軌，標(biāo)志著我國(guó)擁有了具備載人能力的火箭。

更高更遠(yuǎn)的第二個(gè)100 次

2007 年，長(zhǎng)征火箭在實(shí)現(xiàn)第100次發(fā)射7 年半后，就實(shí)現(xiàn)了第二個(gè)100 次發(fā)射。在此期間，雖然長(zhǎng)征火箭家族沒(méi)有新成員加入，但“長(zhǎng)征二號(hào)”系列和“長(zhǎng)征三號(hào)”系列不斷迭代升級(jí)，性能逐漸提高，鑄就了一個(gè)又一個(gè)輝煌。

在這一階段前，長(zhǎng)征火箭所達(dá)到的最大高度是發(fā)射中歐合作的“雙星計(jì)劃”任務(wù)，將衛(wèi)星送到了遠(yuǎn)地點(diǎn)達(dá)7 萬(wàn)公里的軌道。而經(jīng)常執(zhí)行的地球同步軌道發(fā)射任務(wù)，火箭一般只將衛(wèi)星送到3.6 萬(wàn)公里高度。對(duì)38 萬(wàn)公里外的月球而言，為了穩(wěn)妥起見(jiàn)，2007年“長(zhǎng)征三號(hào)甲”只將嫦娥一號(hào)探測(cè)器送到地球同步轉(zhuǎn)移軌道，隨后由探測(cè)器自身多次變軌飛向月球。

到了2010 年，“長(zhǎng)征三號(hào)丙”已經(jīng)能夠?qū)㈡隙鸲?hào)探測(cè)器直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道，代表了我國(guó)航天發(fā)射能力和入軌精度上了一個(gè)新臺(tái)階。

▲ 長(zhǎng)征二號(hào)F 運(yùn)載火箭發(fā)射瞬間

2011 年，載人航天領(lǐng)域的“天宮一號(hào)/神舟八號(hào)”任務(wù)對(duì)長(zhǎng)征火箭提出了更高要求，這是我國(guó)首次執(zhí)行空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)，必須將神舟飛船發(fā)射到與“天宮一號(hào)”共面的軌道。由于有這樣嚴(yán)格的要求，通過(guò)零窗口發(fā)射技術(shù)和迭代制導(dǎo)技術(shù)，長(zhǎng)征火箭圓滿完成了“神舟八號(hào)”“神舟九號(hào)”“神舟十號(hào)”發(fā)射任務(wù)。

脫胎換骨的第三個(gè)100 次

2014 年～2019 年，長(zhǎng)征火箭完成了第三個(gè)100 次發(fā)射任務(wù)。與以往不同的是，在老一代“長(zhǎng)征二號(hào)”“長(zhǎng)征三號(hào)”和“長(zhǎng)征四號(hào)”續(xù)寫不老傳奇的同時(shí)，新一代“長(zhǎng)征五號(hào)”“長(zhǎng)征六號(hào)”和“長(zhǎng)征七號(hào)”也登上歷史舞臺(tái)。該系列火箭以無(wú)毒無(wú)污染的煤油/液氧和液氫/液氧為推進(jìn)劑，不但運(yùn)載能力有極大提升，技術(shù)水平也有了質(zhì)的飛躍。

2015 年9 月，“長(zhǎng)征六號(hào)”作為我國(guó)新一代運(yùn)載火箭家族的首個(gè)成員，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心將20 顆衛(wèi)星發(fā)射入軌。該火箭的一子級(jí)采用一臺(tái)推力達(dá)120 噸級(jí)的YF-100 發(fā)動(dòng)機(jī)，使用煤油/液氧為推進(jìn)劑。

此后，各子級(jí)均采用煤油/液氧推進(jìn)劑的“長(zhǎng)征七號(hào)”在2016 年發(fā)射成功，使我國(guó)的低軌道運(yùn)載能力提升到14 噸級(jí)。2016 年年末，首飛的“長(zhǎng)征五號(hào)”更是長(zhǎng)征火箭家族中的“王者”，使我國(guó)地球同步轉(zhuǎn)移軌道的運(yùn)載能力提升到14 噸，并實(shí)現(xiàn)了我國(guó)5米直徑箭體模塊的首次使用。

不過(guò)，我國(guó)在2017 年也遭遇“長(zhǎng)征五號(hào)遙二”飛行失利的挫折。此后研制隊(duì)伍對(duì)YF-77 液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，使得這種推力達(dá)50 噸級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)在后來(lái)的發(fā)射任務(wù)中連戰(zhàn)連捷。

在這一階段，我國(guó)的遠(yuǎn)征系列上面級(jí)也投入使用，分別用于“長(zhǎng)征三號(hào)甲”“長(zhǎng)征二號(hào)”和“長(zhǎng)征五號(hào)”等火箭組合，為原有型號(hào)執(zhí)行更加靈活多樣的飛行任務(wù)提供了可能。特別是在北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射中，遠(yuǎn)征上面級(jí)扮演著極為重要的角色。

長(zhǎng)征火箭家族中的首種全固體火箭——“長(zhǎng)征11 號(hào)”，也在這時(shí)期投入使用。它具有反應(yīng)快速、使用簡(jiǎn)便、可以實(shí)施快速發(fā)射及海上發(fā)射的特點(diǎn)，在小衛(wèi)星發(fā)射中扮演了重要角色。

大國(guó)重器的第四個(gè)100 次

2019 年～2021 年的兩年多時(shí)間里，雖然時(shí)間短暫，卻是中國(guó)航天從航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要階段。這一時(shí)期實(shí)施了多次重要的發(fā)射任務(wù)。

“長(zhǎng)征五號(hào)”在2020年完成了“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射任務(wù)，這次發(fā)射也是長(zhǎng)征火箭第一次以第二宇宙速度飛行，直接將載荷送入能夠脫離地球引力的雙曲線軌道。該火箭在2020 年11 月發(fā)射的“嫦娥五號(hào)”，更是實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次月球采樣返回任務(wù)。

“長(zhǎng)征五號(hào)”家族的另一個(gè)成員——“長(zhǎng)征五號(hào)B”，是世界上現(xiàn)役唯一的一級(jí)半構(gòu)型運(yùn)載火箭，通過(guò)2020 年的試驗(yàn)性發(fā)射，我國(guó)掌握了直徑5 米、長(zhǎng)度超過(guò)20 米的整流罩技術(shù)，并在今年將我國(guó)天宮空間站的首個(gè)艙段——“天和”送入軌道，開(kāi)啟了中國(guó)空間站建設(shè)時(shí)代。

▲ 長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭發(fā)射嫦娥二號(hào)月球探測(cè)器

“長(zhǎng)征七號(hào)”家族的新成員——“長(zhǎng)征七號(hào)A”，是在“長(zhǎng)征七號(hào)”的基礎(chǔ)上充分繼承“長(zhǎng)征三號(hào)甲”三子級(jí)的技術(shù)狀態(tài)，形成了地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力達(dá)7 噸的新型火箭，進(jìn)一步完善了我國(guó)高軌發(fā)射運(yùn)載火箭的型譜。

新一代運(yùn)載火箭家族的另一個(gè)成員——“長(zhǎng)征八號(hào)”，也在2020 年實(shí)現(xiàn)了首飛，它在“長(zhǎng)征七號(hào)”助推器/芯一級(jí)的基礎(chǔ)上，將“長(zhǎng)征三號(hào)甲”三子級(jí)作為第二級(jí)，并采用了多項(xiàng)新技術(shù)，未來(lái)有望成為我國(guó)可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭。

總之，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，長(zhǎng)征火箭家族在逐漸壯大的同時(shí)，也在不斷創(chuàng)造新輝煌，未來(lái)有望在“長(zhǎng)征五號(hào)”5 米直徑模塊的基礎(chǔ)上，研制地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力達(dá)25 噸的新一代載人運(yùn)載火箭，以及直徑達(dá)9.5米，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)140 噸級(jí)的長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭，將為我國(guó)早日成為航天強(qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

▲ 長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首飛成功