文/楊宇光

▲ 2021 年12 月10 日，長四乙火箭發(fā)射瞬間 吳敬博攝

2021 年12 月10 日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征四號乙運載火箭，成功將實踐六號05 組衛(wèi)星發(fā)射升空，至此，我國長征系列運載火箭完成了第400 次發(fā)射。回想長征火箭的第300 次發(fā)射，還僅僅是在兩年多前。可以說，長征火箭發(fā)射正朝著越來越密集、越來越可靠的方向發(fā)展，且總的入軌質(zhì)量和平均每次發(fā)射的入軌質(zhì)量也越來越高。長征火箭不但在中國航天發(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)揮著越來越重要的作用。

從無到有的第一個100 次

1970 年4 月24 日，我國使用長征一號火箭成功將我國首顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”送入太空，標志著中國人航天時代的到來。

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

“長征二號”使我國具備了兩噸級衛(wèi)星的入軌能力，并多次發(fā)射返回式科學試驗衛(wèi)星。后來經(jīng)過技術(shù)改進，形成了長征二號C/D/E/F等派生型號，在我國近地軌道/太陽同步軌道衛(wèi)星的發(fā)射中扮演著重要角色。

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

相對于“長征二號”系列，“長征三號”系列則將目光瞄準高軌衛(wèi)星，它在“長征二號”兩級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加以高性能液氫/液氧發(fā)動機為動力的三子級。該火箭在1984 年將我國首顆地球同步軌道試驗通信衛(wèi)星發(fā)射入軌，并在1990 年執(zhí)行了我國首次為國外提供衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的“亞洲一號”任務(wù)。

▲ 長征一號運載火箭豎立在發(fā)射臺上

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

在我國地球同步軌道通信衛(wèi)星工程中，同時發(fā)展起來的“長征四號”在“長征二號”系列結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了常溫動力的液體三子級，在我國太陽同步軌道衛(wèi)星發(fā)射中扮演著重要角色。

在前100 次發(fā)射中，長征火箭也經(jīng)歷過挫折。1992 年3 月22 日，“長征二號E”發(fā)射澳大利亞通信衛(wèi)星時，因為鋁制多余物造成助推器故障，導致發(fā)射中止，這一天后來被定為航天質(zhì)量日。1996 年，“長征三號乙”首飛時因姿態(tài)失控，墜毀在發(fā)射場附近的山坡上。

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

更高更遠的第二個100 次

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

在這一階段前，長征火箭所達到的最大高度是發(fā)射中歐合作的“雙星計劃”任務(wù)，將衛(wèi)星送到了遠地點達7 萬公里的軌道。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 萬公里高度。對38 萬公里外的月球而言，為了穩(wěn)妥起見，2007年“長征三號甲”只將嫦娥一號探測器送到地球同步轉(zhuǎn)移軌道，隨后由探測器自身多次變軌飛向月球。

到了2010 年，“長征三號丙”已經(jīng)能夠?qū)㈡隙鸲柼綔y器直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道，代表了我國航天發(fā)射能力和入軌精度上了一個新臺階。

▲ 長征二號F 運載火箭發(fā)射瞬間

2011 年，載人航天領(lǐng)域的“天宮一號/神舟八號”任務(wù)對長征火箭提出了更高要求，這是我國首次執(zhí)行空間交會對接任務(wù)，必須將神舟飛船發(fā)射到與“天宮一號”共面的軌道。由于有這樣嚴格的要求，通過零窗口發(fā)射技術(shù)和迭代制導技術(shù)，長征火箭圓滿完成了“神舟八號”“神舟九號”“神舟十號”發(fā)射任務(wù)。

脫胎換骨的第三個100 次

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

2015 年9 月，“長征六號”作為我國新一代運載火箭家族的首個成員，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心將20 顆衛(wèi)星發(fā)射入軌。該火箭的一子級采用一臺推力達120 噸級的YF-100 發(fā)動機，使用煤油/液氧為推進劑。

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

不過，我國在2017 年也遭遇“長征五號遙二”飛行失利的挫折。此后研制隊伍對YF-77 液氫/液氧發(fā)動機進行了優(yōu)化和改進，使得這種推力達50 噸級的發(fā)動機在后來的發(fā)射任務(wù)中連戰(zhàn)連捷。

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

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

大國重器的第四個100 次

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

“長征五號”在2020年完成了“天問一號”發(fā)射任務(wù)，這次發(fā)射也是長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”，更是實現(xiàn)了我國首次月球采樣返回任務(wù)。

“長征五號”家族的另一個成員——“長征五號B”，是世界上現(xiàn)役唯一的一級半構(gòu)型運載火箭，通過2020 年的試驗性發(fā)射，我國掌握了直徑5 米、長度超過20 米的整流罩技術(shù)，并在今年將我國天宮空間站的首個艙段——“天和”送入軌道，開啟了中國空間站建設(shè)時代。

▲ 長征三號丙運載火箭發(fā)射嫦娥二號月球探測器

“長征七號”家族的新成員——“長征七號A”，是在“長征七號”的基礎(chǔ)上充分繼承“長征三號甲”三子級的技術(shù)狀態(tài)，形成了地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達7 噸的新型火箭，進一步完善了我國高軌發(fā)射運載火箭的型譜。

新一代運載火箭家族的另一個成員——“長征八號”，也在2020 年實現(xiàn)了首飛，它在“長征七號”助推器/芯一級的基礎(chǔ)上，將“長征三號甲”三子級作為第二級，并采用了多項新技術(shù)，未來有望成為我國可重復使用的運載火箭。

總之，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，長征火箭家族在逐漸壯大的同時，也在不斷創(chuàng)造新輝煌，未來有望在“長征五號”5 米直徑模塊的基礎(chǔ)上，研制地月轉(zhuǎn)移軌道運載能力達25 噸的新一代載人運載火箭，以及直徑達9.5米，近地軌道運載能力達140 噸級的長征九號重型運載火箭，將為我國早日成為航天強國奠定堅實基礎(chǔ)。

▲ 長征五號運載火箭首飛成功