大塊頭有大智慧——解碼長征五號大火箭

　　圖表：解碼長征五號大火箭 新華社記者 高微 白國龍 編制

　　新華社海南文昌１１月３日電題：大塊頭有大智慧——解碼長征五號大火箭

　　新華社記者陳曦、白國龍、趙穎全、周慧敏

　　１１月３日晚８時４３分，中國文昌航天發(fā)射場，距離海邊約８００米的發(fā)射平臺上，長征五號運載火箭點火升空。

　　這是我國新一代大型運載火箭長征五號的首次飛行任務(wù)，也是長征家族系列運載火箭的第２３８次發(fā)射。

　　隨著人類對于宇宙空間的不斷探索，世界主要航天強國紛紛推出新一代大型火箭。中國現(xiàn)有運載火箭長征家族原有成員在面對未來載人空間站、探月、探火等一系列重大工程任務(wù)，有些心有余而力不足。長征家族迫切需要引入一位“大塊頭”成員扛起重擔(dān)。

　　被親切地稱為“胖五”的長征五號火箭應(yīng)運而生，成為我國起飛質(zhì)量最大、起飛推力最大、箭體結(jié)構(gòu)最大、運載能力最大的運載火箭。

　　這一次發(fā)射，對于“胖五”來說，有太多的創(chuàng)新和紀(jì)錄需要被銘記。

　　從３．３５米到５米，一次華麗的蛻變

　　“胖五”長啥樣？先從數(shù)據(jù)上看：身長５７米，芯極直徑５米，捆綁４個３．３５米直徑助推器，起飛重量約為８７０噸，運載能力達到近地軌道２５噸，地球同步軌道１４噸，地月軌道８噸。

　　“胖五”以其５米的箭體直徑突破了傳統(tǒng)３．３５米直徑的限制，成為我國箭體直徑最大的火箭。

　　從３．３５米到５米，不只是簡單的數(shù)字變化。

　　“３０年前啟動論證，２０年前開始預(yù)研，１０年前開始立項研制。”航天科技集團一院長征五號火箭總設(shè)計師李東說，我國火箭都是以３．３５米直徑為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，目前運載能力已用到極致，想向前發(fā)展，就需要直徑上的突破。１．６５米的直徑改變意味著整個火箭制造工業(yè)體系都要變，包括材料、制作工藝、工裝、動力、加工、廠房等，也意味著國家工業(yè)基礎(chǔ)要跟得上。“技術(shù)跨度太大，新技術(shù)比例幾乎到達１００％。”

　　比如，為了提升“胖五”的性能和效率，燃料儲箱內(nèi)壁最薄的地方只有３毫米。航天科技集團一院天津大火箭公司副總經(jīng)理孟凡新說：“做到這樣的極致，既有新材料的功勞，也有新生產(chǎn)工藝的功勞。而這樣的創(chuàng)新，在‘胖五’身上比比皆是。”

　　此外，因為“胖五”直徑太大，傳統(tǒng)的火車運輸已經(jīng)無法完成，只能通過海運。與之匹配的沿海天津新一代運載火箭制造基地和中國文昌航天發(fā)射場都為此而新建。

　　李東說，研制“胖五”最早的目標(biāo)是大運載能力。實現(xiàn)大的運載能力有２個基礎(chǔ)：大的結(jié)構(gòu)和大的發(fā)動機。

　　國際上，大型火箭的直徑不約而同都在５米左右。同樣長度的火箭，直徑越大可以裝載更多的飛行器。此外，直徑越大，火箭的整流罩可以做得更大，這樣不光可以搭載重量更大的飛行器，也可以搭載體積更大的飛行器。“即使３．３５米直徑的火箭可以搭載體積很大的衛(wèi)星，但會弄出一個很大的腦袋，火箭外形也不好。”李東說。

　　從１３．５噸到２５噸，一次能力的飛躍

　　２０１６年６月２５日，長征七號火箭發(fā)射升空，以１３．５噸近地軌道運載能力成為我國火箭運載能力之最。

　　4個月后，“胖五”問世，其近地軌道運載能力更是達到２５噸。

　　國際上一般認定，近地軌道１０噸量級為中型火箭，超過２０噸叫做大型火箭。“胖五”成為了我國現(xiàn)在唯一的大型火箭。“這標(biāo)志著中國進入了大火箭俱樂部。”李東說，“這個能力使未來發(fā)展有了更廣闊的空間。”

　　“以前，中國運載火箭只有２噸運載能力時，還不能承擔(dān)載人航天的工作。把一個航天員送上天，也得要一個７、８噸級的飛船，否則航天員的生活保障不了。中國現(xiàn)在有了７、８噸運載能力的火箭，才有了載人航天。同樣中國現(xiàn)在有了長征五號，才能實施空間站計劃，因為空間站要長期有人照料，在天上長時間生活，規(guī)模肯定很大。”李東打了個比喻，“這就像家里人口多了，一個小房子住不下。”

　　目前，我國長征三號甲火箭能將１噸多的載荷送入地火轉(zhuǎn)移軌道，而“胖五”的運載能力達５到６噸。“１噸的載荷和五六噸相比，所能做的事情肯定是不一樣的。”李東說，下一步進行火星探測，“胖五”大約能將一個５噸量級的探測器送到火星上。這個探測器就不再是簡單圍繞地球轉(zhuǎn)了，而是要帶一個火星車，直接落下去，在火星表面巡視。“火箭能力的反應(yīng)，不僅是說火箭能飛到哪里去，而是取決于到哪個位置能帶的載荷重量。長五帶的載荷多了，能做的事也更多了。”

　　當(dāng)然，大火箭離不開大推力。

　　“胖五”全箭起飛時總推力達１０６０噸，主要來自８臺１２０噸液氧煤油發(fā)動機。１２０噸液氧煤油發(fā)動機的威力到底有多大？專家打了個形象的比喻，１２０噸液氧煤油發(fā)動機產(chǎn)生的最高壓強達５００個大氣壓，相當(dāng)于把上海黃浦江的水打到５０００米高度的青藏高原。

　　熟悉航天的人知道，我國現(xiàn)役常規(guī)火箭發(fā)動機采用有毒的常溫推進劑。推進劑無毒化是國家航天技術(shù)發(fā)展的趨勢。“胖五”采用的液氧和煤油燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳和水，不會對環(huán)境造成任何污染，而且成本僅為常規(guī)推進劑的十分之一。

　　從載人航天到登月探火，中國邁向深空的一大步

　　從“神五”到“神十一”，我國長征二號Ｆ火箭把１１名航天員送入太空，也把中國一步步推向航天大國。

　　這一次，“胖五”肩負的使命是推動我國向航天強國邁進。

　　“長征五號大幅度提升了中國人自主、自由進入空間的能力。”李東說，一切空間活動的前提是建造火箭。正如發(fā)展海洋事業(yè)一樣，造不了船，一切都免談。“造一個小帆船和一艘萬噸巨輪是截然不同的。”

　　“長征五號帶動了整個中國新一代運載火箭技術(shù)的發(fā)展。”李東說，長征七號、長征六號都是以“胖五”的核心技術(shù)衍生出來的，長征八號也正在研制中。通過“胖五”的研制，我國運載火箭的基礎(chǔ)水平能力得到了提升。

　　“長征五號培養(yǎng)出一批年輕的火箭研制隊伍。”李東說，通過新一代運載火箭的研制、歷練，我國新一代航天人才也成長起來。而這是中國航天最大的財富。

　　李東說，航天強國與航天大國的區(qū)別在于，強國要建空間站、登月、探測火星。而這些大事需要大火箭，有了大火箭，才有了基礎(chǔ)。

　　下一步，“胖五”將承擔(dān)嫦娥工程的第三步任務(wù)，將探測器送入地月軌道上，對月球的土壤和巖石采樣后，在月面起飛再飛回來，把公斤級的標(biāo)本帶回地球。

　　再下一步，“胖五”將承擔(dān)空間站艙段任務(wù)的發(fā)射，成為建造空間站的主力。

　　然后，“胖五”將承擔(dān)火星探測任務(wù)，將４．５噸級大的火星探測器送到距地球５０００萬公里的火星上……

　　“長征五號是中國從航天大國向航天強國邁進的標(biāo)志。”李東說。