30年磨一“箭”：中國(guó)開(kāi)啟深空探索時(shí)代

長(zhǎng)征五號(hào)將是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭的“始祖”，它不僅大幅提升了我國(guó)進(jìn)入太空的能力，助推中國(guó)空間站計(jì)劃成為現(xiàn)實(shí)，而且還是我國(guó)由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的重要支撐和顯著標(biāo)志。

在轉(zhuǎn)場(chǎng)方法上，現(xiàn)役火箭芯一級(jí)的“腳下”共有4個(gè)支撐臂，用于讓火箭穩(wěn)穩(wěn)地“站”在“座駕”上。火箭助推器則是被芯一級(jí)“挑”著“走”，所以叫“挑擔(dān)子”。而長(zhǎng)征5號(hào)火箭在轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，有12個(gè)支撐臂，但它們是被平均分布在4個(gè)助推器的“腳下”，因此是4個(gè)助推器“抬”著芯一級(jí)走，所以很像“抬轎子”，“走”得更穩(wěn)

11月3日，伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴聲，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾焰照亮夜空，直刺蒼穹，中國(guó)航天人開(kāi)啟了“新長(zhǎng)征”歷程。長(zhǎng)征五號(hào)首飛成功，對(duì)我們來(lái)說(shuō)有多重要呢？

30年打造“亞洲巨無(wú)霸”

在“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭大家族中，長(zhǎng)征五號(hào)由于體格大、力氣大、難度大，又被稱(chēng)為“大火箭”，是目前亞洲第一重型火箭。

雖然以“長(zhǎng)征”命名，但長(zhǎng)征五號(hào)與此前的長(zhǎng)征火箭有很大不同。最近幾十年，世界主要航天強(qiáng)國(guó)紛紛推出新一代大型運(yùn)載火箭，如歐洲的阿里安5、美國(guó)的德?tīng)査?和宇宙神5等。新一代運(yùn)載火箭立足軍民用航天發(fā)射，不僅運(yùn)載能力有了很大的提高，還應(yīng)用了更先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)。為了滿(mǎn)足未來(lái)我國(guó)重大航天工程任務(wù)的需求，2006年10月，我國(guó)立項(xiàng)開(kāi)始研制長(zhǎng)征5號(hào)新一代大型運(yùn)載火箭。從2006年立項(xiàng)至今，長(zhǎng)征五號(hào)沖刺了10年。許多人不知道的是，從提出論證到如今，長(zhǎng)征五號(hào)整整走了30年，可謂30年磨一“箭”。

僅就火箭捆綁結(jié)構(gòu)而言，由于長(zhǎng)征五號(hào)火箭芯級(jí)推力每個(gè)捆綁點(diǎn)高達(dá)330噸，比以往的中型火箭增加了3倍多，這就意味著大火箭必須采取全新的設(shè)計(jì)。在沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒的情況下，航天科技集團(tuán)一院的設(shè)計(jì)人員，進(jìn)行了上千次的結(jié)構(gòu)模型分析和優(yōu)化，歷時(shí)數(shù)年終于完成了“大推力捆綁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)史上的重大突破。

據(jù)悉，長(zhǎng)征五號(hào)全箭采用了247項(xiàng)核心關(guān)鍵新技術(shù)，新技術(shù)比例幾乎達(dá)到100%。而國(guó)際上研制新型火箭，包括衛(wèi)星和飛船，采用新技術(shù)的比例一般不超過(guò)30%。以往“長(zhǎng)征”火箭使用零部件最多幾萬(wàn)個(gè)，而長(zhǎng)征5號(hào)火箭使用的零部件達(dá)十幾萬(wàn)個(gè)，其設(shè)計(jì)量是以往“長(zhǎng)征”火箭的3.5倍以上。

一組數(shù)據(jù)見(jiàn)證了長(zhǎng)征五號(hào)誕生的艱難：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)征五號(hào)總的研制項(xiàng)目達(dá)到800余項(xiàng)，科研人員累計(jì)開(kāi)展試驗(yàn)1289項(xiàng)，各種地面試驗(yàn)總計(jì)超過(guò)2萬(wàn)余次，生產(chǎn)各類(lèi)單機(jī)1萬(wàn)8千多臺(tái)，僅電氣系統(tǒng)的元器件就有11萬(wàn)個(gè)，是長(zhǎng)征二號(hào)、長(zhǎng)征三號(hào)兩型火箭元器件總和的1.5倍。“長(zhǎng)征五號(hào)一個(gè)助推器所需要分析的動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)，幾乎是過(guò)去一枚火箭的工作量?！焙教炜萍技瘓F(tuán)某所試驗(yàn)主管王鵬輝說(shuō)。

火箭男神又“冷峻”又“有力”

從外形上看，長(zhǎng)征五號(hào)身高大約57米，相當(dāng)于20層樓高，凈重也有近百?lài)?。與現(xiàn)役火箭最大直徑為3.35米相比，長(zhǎng)征五號(hào)直徑達(dá)到5米，因?yàn)檠砀?，所以綽號(hào)叫“胖五”。據(jù)悉，其體格之所以粗壯是為了容納更多的推進(jìn)劑，產(chǎn)生更大推力。這樣也可以減少火箭的級(jí)數(shù)，從而減少火箭的分離次數(shù)，提高火箭的可靠性。

“胖五”還首次使用無(wú)毒無(wú)污染的液氫/液氧與液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)組合起飛方案，上裝有3種共12臺(tái)新型大推力低溫發(fā)動(dòng)機(jī)和充足的燃料，所以動(dòng)力十分強(qiáng)勁。其起飛推力超過(guò)1000噸，使我國(guó)進(jìn)入空間能力一下提升了2.5倍以上，越過(guò)了國(guó)際上大型運(yùn)載火箭低軌道運(yùn)載能力20噸、高軌道運(yùn)載能力10噸的“門(mén)檻”，有些技術(shù)指標(biāo)還超過(guò)美歐等世界主力大型火箭。

作為大火箭，“胖五”的“蒙皮”厚度僅有0.3毫米。如果把火箭比作一個(gè)成年人，把殼體比作成年人的外衣，那么這層外衣真的是“薄如蟬翼”。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員表示，火箭殼體薄了，整個(gè)火箭的重量就減輕了，既能保證有效承載，也讓火箭飛行得更完美。

“胖五”不僅“大”，而且“冷”。不同于目前使用化學(xué)燃料的常規(guī)火箭，它采用液氫液氧作為推進(jìn)劑，其燃燒產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染。在其身體里，90%是零下252℃的液氫和零下183℃的液氧，這已經(jīng)接近低溫的極限，“冰箭”一名也正是來(lái)源于此。這些超低溫的液態(tài)推進(jìn)劑分別貯藏在巨大的箭體貯箱之中，通過(guò)內(nèi)部加壓輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)。但“胖五”的外表面溫度依然可以一直保持在0℃以上，這是因?yàn)榛鸺馁A箱外都穿著一層“防寒服”，讓火箭內(nèi)部的儀器、設(shè)備、電纜等正常工作。這也標(biāo)志著我國(guó)在運(yùn)載火箭的可靠性、安全性、適應(yīng)性及環(huán)境友好性方面又上了一個(gè)新臺(tái)階。

中國(guó)航天史將從此刻劃分成兩段

在我國(guó)運(yùn)載火箭升級(jí)換代中，長(zhǎng)征五號(hào)究竟扮演什么樣的角色？

“就像長(zhǎng)征二號(hào)是現(xiàn)役火箭系列的‘始祖’，長(zhǎng)征五號(hào)將是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭的‘始祖’。”中國(guó)工程院院士龍樂(lè)豪說(shuō)：“這兩種型號(hào)都是劃時(shí)代的奠基之作。”

當(dāng)年，長(zhǎng)征二號(hào)研制成功后，中國(guó)航天人以這個(gè)型號(hào)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)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。

如今，長(zhǎng)征五號(hào)接過(guò)“接力棒”，將擔(dān)負(fù)起引領(lǐng)我國(guó)無(wú)毒無(wú)污染新一代運(yùn)載火箭系列化型譜化的重任。此前，已經(jīng)成功完成首飛的長(zhǎng)征六號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭，均是由長(zhǎng)征五號(hào)研發(fā)技術(shù)延伸出來(lái)的“縮小版”型號(hào)。未來(lái)，科研人員還將根據(jù)長(zhǎng)征五號(hào)的技術(shù)基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出新一代的長(zhǎng)征系列大火箭，包括未來(lái)載人登月用的重型火箭，都將以長(zhǎng)征五號(hào)為研發(fā)原型。

長(zhǎng)征二號(hào)為中國(guó)近半個(gè)世紀(jì)的航天成就奠定了基礎(chǔ)。龍樂(lè)豪院士預(yù)測(cè)：“接下來(lái)半個(gè)世紀(jì)的深空探索時(shí)代，長(zhǎng)征家族也許就靠長(zhǎng)征五號(hào)來(lái)奠基了?！?/p>

長(zhǎng)征五號(hào)研制成功，大幅提升了我國(guó)進(jìn)入太空的能力，是我國(guó)由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的重要支撐和顯著標(biāo)志。不久的將來(lái)，長(zhǎng)征五號(hào)將陸續(xù)運(yùn)載新型月球探測(cè)器、火星探測(cè)器進(jìn)入太空，中國(guó)空間站計(jì)劃也將在長(zhǎng)征五號(hào)的助推下成為現(xiàn)實(shí)。

作為中國(guó)大運(yùn)載時(shí)代的“開(kāi)拓者”、深空探測(cè)的“主力軍”，長(zhǎng)征五號(hào)開(kāi)啟的未來(lái)將會(huì)更加精彩。中國(guó)工程院院士欒恩杰設(shè)想：有了大火箭，中國(guó)將來(lái)還可以建設(shè)太空望遠(yuǎn)鏡、太空發(fā)電站等設(shè)施。長(zhǎng)征五號(hào)執(zhí)行“一箭多星”式發(fā)射任務(wù)的能力更強(qiáng)，未來(lái)構(gòu)建全球定位系統(tǒng)、全球通信系統(tǒng)等，所花費(fèi)的時(shí)間將大幅縮短。他將長(zhǎng)征五號(hào)的后續(xù)研發(fā)比作中國(guó)航天人的新“長(zhǎng)征”：“我們只是跨進(jìn)了大運(yùn)載時(shí)代的門(mén)檻，前面還有很長(zhǎng)的路要走。但中國(guó)航天人只要進(jìn)了門(mén)檻，就會(huì)一直往前走，永不言退！”

（《解放軍報(bào)》2016.11.3、《科技日?qǐng)?bào)》2016.11.4等）