作者:邱晨辉 来源:中国青年报 发布时间:2016/11/4 9:51:45
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中国航天进入大运载时代 长五首飞堪称历史之战

 

终于,中国再不是火箭强国竞技场上的看客。

今天,有着中国最大火箭之称的长征五号成功首飞,随之飞向太空的,是中国航天史被改写的消息:长征五号,将中国送入大吨位火箭发射国家行列,并迈向包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。

此前,中国常称自己为“航天大国”,但“大而不强”也一直是现实。如今,长征五号开启的太空新征途,则是中国向“航天强国”迈出的关键一步。国家航天局前局长栾恩杰对中国青年报·中青在线记者表示,中国人从此拿到了“航天强国”的入场券。

新的时代随之开启。长征五号起飞推力突破千吨级,太空投送能力提升2.5倍,其首飞成功实现了我国火箭从中型运载到大型运载的升级换代,这个新时代,我们称之为大运载时代。

落后的20年:“没有新型火箭诞生”

运载火箭,顾名思义,就是把诸如卫星、飞船、空间站等航天器运送到太空的交通工具,前段时间刚刚把航天员景海鹏、陈冬送入太空的长征二号F,以及同样在今年完成首飞的长征七号,都是运载火箭。航天界有一种说法,“火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大。”

中国航天科技集团公司一院长征五号火箭总指挥王珏说,运载火箭的技术水平代表着一个国家进入空间的能力。而进入空间的能力,则是一个国家开发利用空间资源、维护国家空间安全的前提。

以人们所熟知的科幻大片为例,不管是《星际穿越》《火星救援》,还是《星际迷航》,如果没有大推力的火箭,别说穿越星际、飞向更深更远的太空,就是去火星参与救援,怕是也难以成行。

王珏告诉记者,目前已经有美国、俄罗斯、法国、中国、英国、日本、印度、以色列、巴西等国家拥有进入空间的能力,共进行了5000多次航天发射。在这些数以千计的人类发射任务中,运载能力首当其冲,成了国与国之间的重要竞技项目。

在接受中国青年报·中青在线记者采访时,中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师龙乐豪回忆,在上世纪90年代中期,以长征三号甲系列火箭的成功为代表,中国火箭在运载能力和技术水平方面并不输人,甚至可以说位居世界前列。

一组数据佐证了这一说法:1995年世界各国主要运载火箭对比时,中国长征火箭的近地轨道运载能力是9吨级,而欧洲的阿里安火箭、美国的德尔塔火箭也差不多处在同一级别,即10吨上下,美国的宇宙神火箭稍逊一筹,处于7吨级的水平。

10年过去,中国基本停留在原地,而欧美等国却上了一个大台阶。到2006年,中国的长征火箭只从9吨级提升到了11吨级,而欧洲的阿里安火箭、美国的德尔塔火箭和宇宙神火箭均已提升到了20吨级,跨入大型火箭行列。

龙乐豪说,自1994年长三甲系列火箭首飞以来,我国已有20年没有新型火箭诞生了。他告诉记者,这在一定程度上与现在大力倡导的“航天强国”目标不符。

栾恩杰同意这一说法,他表示,从1996年前后长征五号开始关键技术研究,到2006年长征五号在国家层面正式立项,再到如今长征五号首飞的2016年,这20年同发达国家对比,中国火箭存在较大差距。这其中,推进剂有毒有污染、任务适应性有差距、航区安全问题日益突出等尤为突出。

当然,差距最大的还是在于“运载能力”。栾恩杰说,过去10年,随着国际航天大国相继推出新型运载火箭,中国运载火箭技术的差距被逐渐拉大。

奋斗的10年:十年磨一“箭”

反观其他航天国家,无论是美俄等航天强国,还是欧洲和日本等第二梯队,运载火箭都达到了约20吨的近地轨道运载能力和10吨级的同步转移轨道运载能力。

而在长征五号发射之前,我国大部分火箭的近地轨道运载能力都低于10吨,还没有大推力的运载火箭。

不止栾恩杰、龙乐豪意识到了这一点,当时的中国航天界,最热门的议题几乎都离不开如何发展新一代火箭。

液体火箭发动机专家张贵田院士至今记得,1985年夏末的北京,在国务院第一招待所,中国宇航学会代表大会召开,与会专家就此热议了一番。

轮到张贵田发言时,他直言:长征系列运载火箭发动机推力小,循环方式落后,性能低,采用有毒有污染的推进剂,这与发达国家相比有很大差距,“中国航天要想在未来世界占有一席之地,就要尽快研制新一代火箭发动机”。

这一席话在整个会场激起了层层涟漪。此后,“发展航天,动力先行”逐渐成为航天界的共识。人们开始思考新一代航天动力系统的发展。

随后,一场长达20年的科研攻关拉开大幕。1986年~1995年,在国家“863”计划支持下开展了新一代运载火箭论证工作。2006年,国务院批准新一代运载火箭基本型长征五号立项研制。这一年,也是长征五号十年磨一“箭”的发端。

王珏说,长征五号作为拥有着中国火箭最高、最胖、最重等多个“之最”的运载火箭,比以往任何一个型号的长征火箭都要复杂。

仅举一个数据来看,以往长征火箭使用零部件最多几万个,而长征五号使用零部件达十几万个。它的设计量是以往火箭的3.5倍以上。

当然,研制上最难的突破还是在于直径从3.35米到5米的跨越。不要小看这个1.65米的跨度,在中国航天科技集团公司一院长征五号火箭总设计师李东看来,这不是一个简简单单的放大,而是一个质的飞跃,从设计能力、仿真手段、加工制造一直到地面各种试验,都是一个飞跃。以箭体结构制造为例,加工制造5米的箭体结构,就要从基础的机械加工、贮箱的焊接、铆接所有的工装,这些有的甚至顶到了我国基础工业的天花板,其难度之大可见一斑。

展望未来:中国火箭新一代“老祖宗”

夜以继日的科技攻关,铸成了今天成功首飞的火箭,一枚实至名归的“大型”运载火箭。

按照运载能力划分,运载火箭分为小型、中型、大型和重型四类。像长征二号F、长征七号这些现役的火箭,其近地轨道运载能力只有10吨级,称之为“中型”运载火箭,还有一些近地轨道运载能力是两吨及以下的,称之为“小型”运载火箭。

要让这些小型、中型火箭运送20吨以上,乃至更重的东西,它们无疑难以胜任。从某种意义上来说,这也是为什么需要打造长征五号这个运载能力达25吨的“大型”火箭。那么,长征五号这个大火箭,在现实的航天任务中究竟有什么用呢?栾恩杰说,根据有关方面公开披露的航天计划,不论是探月工程三期、中国载人空间站,还是中国人的首次火星探测,都离不开它。

以探月工程三期为例,这是探月工程“绕”、“落”、“回”的最后一步,其目标是实现无人自动采样返回,即从月球上“抓把土”再回到地球,这就需要更为强大运载能力。

一个有意思的细节是,1978年美国总统卡特来华访问时,先派他的助理国务卿布热津斯基来到北京,向中国赠送一份礼物,就是美国阿波罗号从月球上取回来的样品,当时,他们送给中国的月球样品仅有1克重。

龙乐豪至今记得这件事,令他感到自豪的是,再过一年,中国人就可以通过自己的火箭和探测器,从月球上“拿到”将近两公斤重的样品。而在这一任务中,长征五号将起到至关重要的作用。

当然,长征五号除这些“看得见”的任务外,还有着更为深远的意义,即“承前启后”。

用王珏的话说,以长征五号核心技术为代表的我国新一代中型和小型运载火箭,将为我国未来重型火箭的发展奠定良好基础。

龙乐豪则有一个更为形象的比方。他说,长征五号是未来新一代火箭的“老祖宗”。早期的长征二号,衍生了长二丙、长二丁、长二E、长二F等多个型号,成为我国目前在役的主流长征系列运载火箭的“老祖宗”;而如今的长征五号,也将在未来扮演“长征二号”的这一角色。

以未来用于载人登月的重型火箭为例,中国航天科技集团公司六院副院长李斌就提到,在研制长征五号时,有一个试车环节,其最大能力达到500推力吨级,这个能力,就在一定程度上为我国载人登月重型运载火箭的大推力发动机的研制奠定了基础。

今天,长征五号开启了中国的大运载时代,未来的重型运载时代,离我们还远吗?

本报海南文昌11月3日电

 
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2016/11/4 11:04:50 sunchangli
长征5号首飞成功,标志着中国航天进入大运载时代,确实可喜可贺!但要实现深空探测,实现人类的宇航梦,化学燃料火箭还能走多远,怎么挖掘潜力,值得好好探究,化学燃料火箭的质量能无穷大吗?喷气速度还能提高多少?它没有极限值吗?
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