本報(bào)赴海南文昌特派記者 馬俊

中國新型大推力運(yùn)載火箭長征五號11月3日從海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射，開始它的首次太空之旅。作為中國新一代運(yùn)載火箭，長征五號到底創(chuàng)造了哪些中國紀(jì)錄呢？

中國“最高最壯”火箭一飛沖天

長征五號是中國最高、體積最大的火箭。到底有多高呢？首先可以看看它的芯級直徑。據(jù)介紹，我國現(xiàn)役火箭之前都通過鐵路運(yùn)輸，受鐵路隧道大小的限制，芯級直徑最大為3.35米。而長征五號的研制基地選在了靠海很近的天津市，長征五號火箭可以通過海運(yùn)運(yùn)送到海南文昌發(fā)射場，所以長征五號的直徑達(dá)到5米。長征五號的高度在長征家族中也是最高的，豎立起來的長征五號高度約57米，足足有20層樓高，絕對算得上家族里的巨人。長征五號不僅高而且還非?！皦选?，起飛重量達(dá)到878噸，所以被人們昵稱為“胖五”。

憑借強(qiáng)大的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，長征五號也是中國運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭，運(yùn)載能力提高了2.5倍，達(dá)到近地軌道25噸級、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸級，使我國運(yùn)載火箭的規(guī)模實(shí)現(xiàn)了從中型到大型的跨越。

“冰箭”是如何造就的

據(jù)航天科技集團(tuán)六院副院長李斌介紹，長征五號全箭起飛時(shí)總推力達(dá)驚人的1060噸。此前中國火箭發(fā)動(dòng)機(jī)單臺推力最大只有70噸左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。目前在長征五號上配備有三種全新大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，分別摘得我國“最大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)”“最大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)”和“比沖性能最高的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)”三個(gè)桂冠。它的四個(gè)助推器上安裝有8臺全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，提供了起飛階段的主動(dòng)力。120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的威力到底有多大？專家形容說，120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)達(dá)500個(gè)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。

長征五號按照“通用化、系列化、組合化”設(shè)計(jì)思路，通過與不同的助推器模塊分別組合搭檔，形成一個(gè)完整系列的6種構(gòu)型。這種模塊化組合設(shè)計(jì)，不僅使長征五號能夠滿足不同用戶的多種需求，而且因?yàn)檫\(yùn)載能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)一箭多星，降低了單位質(zhì)量的入軌成本。有了這些“硬本領(lǐng)”，長征五號火箭不僅綜合性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，而且大幅提升了我國自主進(jìn)入太空的能力。它為我國未來發(fā)展更大的運(yùn)載器，包括載人登月用大型貨運(yùn)火箭及大型載人火箭奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

提及長征五號改寫中國紀(jì)錄的運(yùn)載能力，就必然要說到它使用的動(dòng)力系統(tǒng)。據(jù)介紹，液氫是火箭化學(xué)推進(jìn)劑中能量最高的燃料，氫和氧燃燒所能獲得的高空比沖最高能夠達(dá)到465秒，比現(xiàn)有常規(guī)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高約50%，是當(dāng)前已知推進(jìn)效率最高的化學(xué)推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。氫氧推進(jìn)劑的高能效、產(chǎn)生推力所需燃料少的特性，使火箭運(yùn)載的推進(jìn)劑重量大幅減少，對于提高火箭的運(yùn)載能力具有至關(guān)重要的作用。

相對于國內(nèi)現(xiàn)役長征系列火箭，長征七號、長征五號運(yùn)載火箭全面大量使用液氧煤油、液氫液氧低溫推進(jìn)劑組合，成為名副其實(shí)的低溫火箭。其中長征五號運(yùn)載火箭更是因?yàn)椴捎脽o毒無污染的零下183℃的液氧和零下253℃的液氫作為推進(jìn)劑，因此它有個(gè)形象的稱謂：“冰箭”。這些超低溫的液態(tài)推進(jìn)劑直到發(fā)射之前，才分別注入長征五號巨大的箭體貯箱之中。航天科技集團(tuán)一院15所長征五號型號副總師賀建華透露：“長征五號的低溫加注系統(tǒng)為‘亞洲之最，因?yàn)樗悄壳皝喼薜蜏鼗鸺兄睆阶畲?、發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量最多的火箭，為其配套的‘低溫加注系統(tǒng)具有規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)、流程最復(fù)雜的特點(diǎn)?！?/p>

“數(shù)字化火箭”保證首發(fā)成功

國際上研制新型火箭時(shí)，采用新技術(shù)的比例一般不超過30%。而作為一枚全新研制的火箭，長征五號采用了247項(xiàng)核心關(guān)鍵新技術(shù)，新技術(shù)比例幾乎達(dá)到100%，核心技術(shù)都具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。就連長征五號的外形都重新設(shè)計(jì)過。尤其是整流罩采用了特別設(shè)計(jì)的馮卡門曲線外形，四個(gè)助推器頭部都采用了斜頭錐造型，目的是為減少空氣阻力，讓火箭獲得更大運(yùn)載能力。

火箭研制是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)事業(yè)，長征五號運(yùn)載火箭不僅塊頭大，而且技術(shù)新，這意味著它比以往任何一個(gè)型號長征火箭都要復(fù)雜，如何才能保證它的首次發(fā)射成功呢？據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，以往長征火箭使用零部件最多幾萬個(gè)，而長征五號使用零部件達(dá)十幾萬個(gè)。它的設(shè)計(jì)量是以往火箭的3.5倍以上。為此，長征五號在型號研制中全面推進(jìn)先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)手段，引進(jìn)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)工具，構(gòu)建了我國運(yùn)載火箭研制歷史上第一個(gè)全三維數(shù)字火箭，細(xì)到每一個(gè)螺釘?shù)拇笮『臀恢枚寄芤荒苛巳?，開創(chuàng)了火箭型號數(shù)字化研制的先河。正是憑借這些新技術(shù)，長征五號雖然采用全新技術(shù)，研制復(fù)雜程度超過以往任何一個(gè)型號的長征系列火箭，但它的設(shè)計(jì)可靠性卻是最高的。長征五號的核心控制儀器普遍采用了三取二的冗余技術(shù)，通俗地講就是有三個(gè)同樣的儀器互為備份。據(jù)介紹，中國現(xiàn)役火箭設(shè)計(jì)可靠性最高的是0.97，而長征五號設(shè)計(jì)可靠性達(dá)到了0.98。

先進(jìn)脈沖雷達(dá)“目送”長五入軌

為了保證大火箭成功首飛，中國還動(dòng)用了很多先進(jìn)的裝備和技術(shù)對長征五號的首飛保駕護(hù)航。據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，中國航天科工集團(tuán)三院306所研制的高性能納米氣凝膠隔熱氈產(chǎn)品，為火箭燃?xì)夤苈废到y(tǒng)提供了有效的隔熱保溫手段，為本次發(fā)射提供了有力保障。專家稱，長征五號火箭使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是目前我國最新一代的大推力液體發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠?yàn)榛鸺峁?qiáng)大的推力。該發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)夤苈肪哂泄ぷ鳒囟雀摺⒖臻g狹小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，其在工作中產(chǎn)生的大量余熱如果不加控制，將導(dǎo)致管路周邊的電子器件發(fā)生故障，造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。高性能納米氣凝膠隔熱氈產(chǎn)品，能夠?qū)⒍嘤嗟臒崮苡行拗圃诠苈穬?nèi)，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

據(jù)相關(guān)專家向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹，中國航天科工集團(tuán)二院23所研制的兩部固定式脈沖測量雷達(dá)，負(fù)責(zé)在火箭發(fā)射上升段首段和末段進(jìn)行測量。脈沖雷達(dá)相比一般雷達(dá)的測量精度更高，這次采用的兩部雷達(dá)能對目標(biāo)進(jìn)行數(shù)百秒跟蹤測量，為發(fā)射場指控中心提供火箭的精確坐標(biāo)實(shí)時(shí)信息，從火箭離開塔架，到進(jìn)入軌道、助推器分離、一二級分離、拋整流罩等，火箭飛行中各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，都要靠脈沖雷達(dá)來觀測，特別是起飛初段還要提供重要的安全控制數(shù)據(jù)支持，這兩部雷達(dá)就像孫悟空的那雙“火眼金睛”，火箭飛到哪里，雷達(dá)就像“眼睛”一樣“看”到哪里，飛得怎么樣，一看就知道?？梢哉f長五是在這兩部脈沖雷達(dá)的一路“深情注視”下進(jìn)入軌道的?！?/p>