中国新一代运载火箭

尹怀勤

刚刚过去的2007年，中国航天不断给人们带来新的惊喜，尤其是首次月球探测工程，格外引人注目。其实，就在“嫦娥一号”探月卫星升空的一周时间内，即当其还在绕地调相轨道阶段运行的时候，中国航天开始建设天津新一代运载火箭产业化基地和海南文昌发射场两项工程。就其未来的综合效应来讲，这两个基地建成后的作用将更为巨大。

大家知道，发射任何航天器，都离不开相应的几大工程系统的保障和配合工作。如发射“神舟号”宇宙飞船载人航天，需要七大工程系统有序地大力协同才能实施；发射“嫦娥一号”卫星探测月球，需要五大工程系统有机联动和适时衔接才能完成。尽管执行不同任务的航天发射之间相比较，有些系统有所变更，但是都少不了航天器系统、运载火箭系统、发射场系统和测控系统。由此人们不难理解我国开工建设上述两个工程基地的极端重要性。

研制新一代运载火箭的缘由

众所周知，中国已先后研制成功12种“长征号”和1种“风暴一号”运载火箭。其近地轨道运载能力为0.3～9.2吨，地球同步转移轨道即高轨道运载能力为1.45～5.1吨。这些火箭分别从酒泉、西昌、太原三个发射中心起飞，自1970年4月24日到2007年11月12日已把88颗不同类型的国产卫星、28颗国外制造的卫星和自行研制的6艘“神舟号”宇宙飞船送入太空轨道运行。上述122个航天器分别覆盖了地球拥有的顺行、太阳同步、静止和极地四种类型的轨道。2007年10月24日“长征三号甲”火箭还把“嫦娥一号”探月卫星送上了预定轨道，成为我国航天事业发展史上继成功发射人造地球卫星和载人宇宙飞船之后的第三个里程碑，也成为继美、俄、欧空局之后世界上第四个主力品牌火箭执行航天发射超过百次的国家。

鉴于西方工业发达国家始终把夺取空间优势作为航天领域的首要任务，仍在不断加速研制新型运载工具，新世纪初已经问世的美国“德尔塔4型”火箭、欧空局“阿里安5”改进型火箭和日本H-2A型火箭，高轨道运载能力最高分别达到了13.2吨、12吨和9.5吨。为使我国火箭技术继续在世界航天发射市场上占有一席之地，研制新一代运载火箭已迫在眉睫。

从我国和世界范围的科技发展态势看，研制新一代运载火箭也势在必行。一是随着信息技术的发展，应用卫星呈现出重型化和星座化的趋势，对运载火箭提出了更高的要求。二是随着空间技术的发展，各种天体探测器、太空望远镜和载人航天器将呈现多样化，对运载火箭提出了更新的要求。三是随着环保科技的发展，人类越来越重视地球环境免受污染，对使用有毒有害推进剂的运载火箭提出了换代要求。

有鉴于此，2007年10月30日，中国新一代运载火箭产业化基地在天津滨海新区开工建设。

新一代运载火箭的特点和性能

新一代运载火箭亦称新型大推力运载火箭，其型号命名将统一归纳为“长征五号”系列。它具有三个明显的特点：一是推力大。火箭应能满足发射不同用途的大型卫星、宇宙飞船和空间站的需要，能够承担国内外新型航天器的发射任务，运载能力能继续在世界航天高技术领域占住靠前的席位；二是无污染。原来使用的无毒的液氢液氧推进剂，不仅要继续使用，而且要提高发动机的推力。原来使用的有毒的偏二甲肼和四氧化二氮推进剂，不仅要被无毒的煤油和液氧所取代，而且发动机也要大型化。换句话说，新一代运载火箭是无毒、无污染的“绿色”火箭；三是成本低。火箭要实现通用化、系列化和组合化设计，不仅形成高可靠性，而且降低制造成本。

高起点的新一代运载火箭的技术方案可用一个重点、两种动力系统和三个模块来概括。一个重点即以发展5米直径的大型火箭为重点；两种动力系统即采用51吨推力液氢液氧发动机和128吨推力煤油液氧发动机两种新型动力系统；三个模块即以5米、3.35米和2.25米三种直径火箭为三个基本模块。通过模块化的选配组合，采用轴向串联、横向捆绑并联和串并联共用的方式，既可减少研制工作量，又可形成六种高轨道和八种低轨道的新型火箭系列，满足不同发射重量的需求。其近地轨道运载能力可覆盖1.2～25吨，地球同步转移轨道运载能力可覆盖1.8～14吨。两者的最大值都比长征系列运载火箭实际使用的最高运载能力高出3倍左右，可发射20吨级载人空间站、大型太空望远镜和深空探测器以及各种重型应用卫星，其中的小型火箭具备双星或多星发射更小重量级卫星的能力，能满足2l世纪上半叶国内外航天发射市场的需要。

海南新航天发射场开建

在新一代运载火箭加紧研制的同时，中国还将在海南省文昌市建设新航天发射场，满足新一代无毒、无污染运载火箭和新型航天器发射任务需求。2007年10月29日，新航天发射场前期工作正式开始。预计2012年建成的新发射场占地1.7万亩，由技术区、发射区、指挥控制中心、跟踪测量站以及通信、气象、交通等技术保障系统组成。未来将主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测器等航天器的发射任务。

由于建国以来的国内外背景等历史原因，我国现有的酒泉、西昌、太原三个航天发射中心都建在内陆地区，存在着铁路运输不利于大型运载火箭的发展、发射地理纬度高不能充分利用地球自转速度和飞行航区安全性差等缺点，故而作为新一代运载火箭研发使用配套的重要项目，在海南省文昌市建设新的航天发射中心。这样，发射场面临广阔的太平洋海域，可通过水上大型交通工具运输巨型火箭，地理纬度低能较多地利用地球自转速度从而节省能耗，火箭落点位置易于选择，其飞行航区的安全性问题可彻底解决，亦便于开展国际交流与合作。新发射场启用后，酒泉卫星发射中心仍将继续承担返回式卫星、载入航天工程等发射任务；太原卫星发射中心仍主要承担太阳同步轨道卫星发射任务；西昌卫星发射中心将作为新发射场的一部分，只承担应急发射任务。

事实上，凡是发展航天科技的国家都最大限度地充分利用靠近赤道位置建设航天发射场。美国在其东南部面临大西洋的佛罗里达州卡纳维拉尔角建设了航天发射中心。印度在其东南部面临孟加拉湾海面的斯里哈里科塔建设了航天发射中心。欧洲空间局在位于赤道附近的法属圭亚那库鲁地区建设了航天发射场。日本在其本土最南端的种子岛建设了航天发射中心。美国、俄罗斯、乌克兰和挪威的四家大公司组建的海射公司选择太平洋赤道海域作为海上航天发射场。

海南省文昌市除处于低纬度地区这个最主要的地理位置优势外，还具备良好的自然条件。这里地势平坦开阔，地质结构稳定，气象条件好，气温变化小，水资源丰富，人口密度较低，通视环境较佳。

天津滨海新区生产的新一代运载火箭，将可搭乘专用船只抵达海南文昌航天发射场。未来，当新一代运载火箭实施点火腾空时，那将标志着我国和平开发利用空间资源的能力迈上了一个新的台阶。

责任编辑庞云