长征五号发射成功案例(长征五号发射成功究竟代表着什么)


昨晚8点45分,搭载着东方红五号卫星平台“实践-20”号通讯卫星的长征五号遥三重型运载火箭,在位于海南省文昌市的中国文昌卫星发射中心发射升空。

长征五号遥三发射瞬间

长征五号发射成功案例(长征五号发射成功究竟代表着什么)(1)

经过2223秒的飞行后,火箭顺利完成助推器分离、抛离整流罩、芯一二级分离、二级发动机关机、二次点火等飞行程序,将载荷成功送入超同步转移轨道,发射取得了圆满成功。


长征五号发射成功案例(长征五号发射成功究竟代表着什么)(2)

这既是2017年7月长征五号遥二火箭发射失败以来,中国航天在重型运载火箭领域打出的一场漂亮的翻身仗,也是咱们在走向星辰大海的旅程中又迈出的坚定一步!在这里,我们要向所有参与了长征五号研发、试验项目的中国航天人说一声:辛苦了!
长五遥三的成功发射是一场“翻身仗”?

说长征五号遥三运载火箭的成功发射是“打了一个漂亮的‘翻身仗’”,只要对长五项目的研发历程、试飞工作略有了解的人都绝对不会否认这一点:众所周知,长征五号的首发箭长五遥一是在2016年11月发射的,但实际上中国航天获取大推力重型运载火箭的努力,早在1986年就已经开始,从1988年到2001年,我国的航天研发部门对下一代重型运载火箭的技术方案、总体设计、载荷要求进行了大量的概念设计与论证,并在2001年正式转入预研阶段,进行了更多的细化优化,其中,作为长征五号芯一级主发动机的YF-77型氢氧机更是早在2002年就已经立项研发。
YF-77型氢氧机

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一切准备工作就绪后,长征五号运载火箭在2006年底正式立项,原定于2014年底前完成长征五号遥一火箭首飞任务,但由于2012年6月火箭芯二级液氢燃料储箱低温试验失败,在未达设计压力的情况下箱体焊缝即出现长达300毫米的裂纹,不得不推迟首飞时间到2015年,随后又推迟到了2016年,一直到2016年年中,首制箭才全部通过验收并向文昌发射场转运。

长征五号火箭芯二级液氢燃料储箱

(图源:爱航天网)

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到这里我们可以看出,从中国航天开始攀登重型运载火箭高峰、到真正造出一枚可用的重型运载火箭,前后共花费了三十年时间。而完成从“造出重型火箭”到“造出技术状态稳定的重型运载火箭”,更花费了三十三年的时间!这怎么可能不是一场漂亮的翻身仗呢?

长征五号的研发之路充满了坎坷

更不用说,从2016年11月发射长五遥一,再到2017年7月发射长五遥二,最后到2019年12月发射长五遥三,在这三年的时间里,中国航天人承载的压力、受到的非议甚至超过了之前多年:2016年11月的长征五号遥一任务,由于发射准备时连续出现了芯一级氢氧机预冷故障、发射架与箭体连接器故障、助推器氧排气管道故障等一系列特情,零号指挥员的指挥口令出现了中国航天史上从来没有发生过的“混乱时刻”,在起飞时间延迟163分钟后火箭才成功升空。而在火箭起飞后,又由于芯二级的YF-75D氢氧机指令信号异常提前关机,火箭末端速度增量不足,不得不动用了远征二号上面级延长点火时间,才将“实践-17”号送入预定轨道;

长征五号遥一

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而2017年7月的长五遥二飞行任务则更是人尽皆知,由于芯一级的YF-77氢氧机一分机涡轮排气装置在起飞后346秒发生故障停机,导致火箭推力大幅度下降,一二级分离后速度增量不够,最后星箭于南太平洋上空再入全毁;在经历了两次不成功的飞行后,长征五号被迫于2017年下半年开始转入归零工作,查找设计缺陷,一直到2017年10月才初步定位为芯一级发动机氧涡轮泵故障,认为系机械共振造成的损毁。

长征五号遥二

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在这一判断的基础上,2018年4月完成了归零评审。但是,2018年10月又一台YF-77发动机的试车故障,几乎又把所有的努力拉回到原点。这一改,就再度耗费了一年的时间,到2019年7月问题才在理论上被彻底解决并完成长试。中国航天人憋了三年的一口气,就指望着昨天晚上首飞的长五遥三火箭成功。事实证明,他们做到了。

长征五号的性能与载荷位于世界前列

而说长征五号火箭是咱们向星辰大海迈出的坚定一步,只要看一看长征五号的设计性能与载荷能力就不难得出结论。

本次发射的长征五号遥三

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咱们先说身为模块化设计的长征五号基本型火箭吧,长征五号由“四大模块”组成,一是芯一级模块,安装有2台YF-77型燃气发生器循环氢氧机,单台地面推力约为510Kn,比冲3040m/s。二是芯二级模块,安装有2台YF-75D型膨胀循环氢氧发动机,单台真空推力约为82Kn,比冲442s。三是助推器模块,4部助推器各安装有2台YF-100型分级燃烧循环液氧煤油发动机,单台地面推力约1223Kn,比冲为2942m/s。除此之外,还有安装有卫星的载荷模块。

长征五号构造图(图源:中国航天网)

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长五箭体全长约57米,起飞总重量约为878吨,当然,得益于长征五号芯一级与助推器的强大动力,其起飞推力可以达到约10904Kn;这一数据远远超出目前国产的任何一型运载火箭,带来的载荷能力也是当之无愧的“中国最强”:其近地轨道(LEO)运载能力可达25吨以上,地球同步转移轨道(GTO)运载能力也可达到14吨以上,这两个数据不仅远远超过了中国之前制造的全部运载火箭(均由长征三号丙创造,LEO9.1吨,GTO3.8吨),即使横向对比美、俄、欧、日四个主要航天强国的重型火箭也不落后。

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目前美国发射联盟(ULA)的Atlas-V运载火箭近地轨道运载能力大约为19吨,同步转移轨道运载能力约9吨。而俄罗斯的质子-M运载火箭近地轨道运载能力约23吨,同步转移轨道运载能力约7吨。欧联局的阿丽亚娜-5火箭近地轨道运载能力约20吨,同步轨道运载能力约10吨。即使是目前作为美国最著名的私人航天公司的Space-X,其旗下的猎鹰-9型火箭(非复用型)的近地轨道载荷也只有22.8吨,同步轨道载荷能力则为8.3吨。目前在世界上正在运作的重型运载火箭中,其载荷能力能够真正压倒长征五号的也只有美国波音公司制造的Delta-IV与Space-X制造的重型猎鹰。这么横向一比,长征五号究竟意味着什么相信大家都会清楚。

长征五号对比其他国家的运载火箭

(图源:军事美学)

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就以此次长征五号遥三任务发射的“实践-20”号通讯卫星来讲吧,这是一颗基于“东方红五号”重型卫星平台的高通量新型通讯卫星,其总质量约8000千克,整星功率达28Kw,总通信容量更是达到了史无前例的70Gbps,仅此一项性能就达到并超过了中国先前发射的所有通讯卫星的总和,堪称人类历史上发射过的性能最先进的通讯卫星之一;

“实践-20”号通讯卫星

长征五号发射成功案例(长征五号发射成功究竟代表着什么)(11)

更不用说,伴随着长五遥三任务的成功,长征五号系列运载火箭将在2020年正式进入密集发射时期,仅仅是2020年就有起码三次发射任务,分别是2020年7月的“萤火2号”火星任务(一次完成火星绕、落、巡任务)、2020年9月的20吨级新一代载人飞船试飞任务(近地轨道测试)、2020年底的“嫦娥5号”月球任务(月球采样返回);而从2021年开始,长征五号还将承担更多、更科幻的任务,如2021到2022年连续实施3次发射空间站舱段任务,确保在2022年建成由“天和”、“问天”、“天梦”三舱组成的中国空间站,2024年发射“嫦娥6号”任务、巡天太空望远镜、太阳极轨望远镜发射任务等。
中国的火星探测器

长征五号发射成功案例(长征五号发射成功究竟代表着什么)(12)

总之,长征五号遥三火箭只是开始,在接下来的五到十年的时间里,中国航天即将进入高速发展的时代。因此,就让我们擦亮眼睛,做好准备,迎接属于中国航天的星辰大海吧。

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