扶摇直上九重天

王瑞良

2019年3月10日0时28分，在西昌卫星发射中心，我国用“长征三号乙”运载火箭将一颗广电专用传输卫星“中星6C”成功地送入预定轨道，发射取得了圆满成功。这是长征系列火箭的第300次成功发射，它标志着我国的运载火箭实现了从无到有，从串联到捆绑，从一箭一星到一箭多星，从发射卫星到发射载人飞船和月球探测器，从现役运载火箭到新一代运载火箭等一系列重大跨越，为我国的栽人航天、月球探测、北斗卫星导航、高分辨率对地观测系统等一系列重大工程任务的成功实施打下了坚实基础，成为我国由航天大国向航天强国迈进的重要里程碑。中国是火箭的发源地

早在公元969年，宋朝的岳义方就制成了世界上第一支以火药为动力的火箭。这种火箭由箭和药筒两部分组成，点燃后，火药产生的气体向后喷出，把箭推向前进。后来宋朝在灭南唐的战争中就使用了这种火箭，使南唐军队不战自溃。

到了明朝，火箭技术又有了新的发展，出现了一种名叫“一窝蜂”的可多支齐发的火箭。明朝茅元仪编辑的《武备志》就介绍了这种火箭：“木桶内贮神机箭三十二支，名‘一窝蜂……在西北多用车战，每车可架十数桶，去敌二百步外，总线一燃，众矢齐发，势若雷霆之击，莫敢挡其锋者。”

历史事实证明，火箭的发明和使用，我国都早于其他国家，我们祖先的高度智慧和创造精神，对世界的科学发展起到了推动作用。正如英国人李约瑟在其所著《中国科学技术史》中指出：“从公元1-18世纪，中国传入欧洲和其他地区的重要发明至少有26项，其中就包括弩、火药以及和它有关的技术。”他认为火药及其使用的技术，西方比中国落后了5-6个世纪。

航天事业呼唤着现代火箭

随着现代科学技术的发展，人类的活动范围正在从陆地、海洋、天空向地球外层空间拓展。自1957年10月第一颗人造卫星上天以来，地球的外层空间再也不是可望不可及的禁区了。特别是美国宇航员阿姆斯特朗于1969年7月20日登上月球之后，那里已成为人类活动的新舞台。

然而要实现这一点却非常不易，原因是地球的引力很大，任何物体如果达不到足够的速度，就不可能摆脱地球的引力，到宇宙空间去飞行。

达到每秒7.9千米的第一宇宙速度，是克服地球引力、从事航天活动的起码条件。要在几乎真空的空间得到如此高的速度，必须依靠现代火箭（能升入太空的航天飞机，用的也是火箭发动机）。现代火箭的发动机与航空发动机不同，它自带全部燃料和氧化剂，不仅能在真空中独立工作（即不依赖空气），而且还具有巨大的推动力。

但是，就目前的科学技术来说，即使采用最好的推进剂和最优质的结构材料，单级火箭仍然达不到第一宇宙速度，必须采用多级火箭。多级火箭是单级火箭的组合。当第一级火箭的燃料烧完后，它的结构就被甩掉，同时点燃第二级火箭……以此类推，每一级火箭都不断提高速度和高度，使得多级火箭达到或超过第一宇宙速度。我国研制的长征系列运载火箭，就是这种多级火箭中最先进的一种。

功勋卓著的“长征”家族

新中国成立后，党和国家领导人高瞻远瞩，决心尽快开展这项尖端科学技术的研究，于1956年组建了相关研究机构和生产企业，并建立了各种科研和发射基地。经过我国科学家60多年来呕心沥血的顽强拼搏，我国的火箭研制和发射技术取得了许多举世瞩目的成就：从1970年酋飞成功，将一颗“东方红”卫星送入太空至今，长征系列火箭先后有17型基础级火箭和5型上面级火箭投入使用，成功地将506个航天器送入预定轨道，从而证明我国现已具备发射低中高不同轨道、不同类型载荷能力，运载能力和入轨精度均已达到世界先进水平，长征系列火箭已成为中国第一、世界知名、在国际高科技产业中具有自主知识产权的著名品牌。

回顾我国长征系列火箭的发展，大致经历了五个阶段：第一阶段为技术起步阶段，主要型号有CZ（长征）、CZ-1;第二阶段是按照运载火箭技术自身发展规律研制火箭，型号包括CZ-3、CZ-3A系列、CZ-4系列等;第三阶段是为满足商业发射服务而研制火箭，典型代表是CZ-2E;第四阶段是为载人航天需要而研制火箭，型号包括CZ-2F等;第五阶段是为适应环保及快速反应需要研制火箭，型号包括CZ-5系列、CZ-6系列、CZ-7系列、CZ-8系列、CZ-11系列等。

如果按照火箭的性能、特点来分，长征系列火箭的研制可分为以下四代：

第一代：包括CZ-1和CZ-2。它们具有明显的战略武器型号特点，解决了我国运载火箭从无到有的问题;但其采用模拟控制系统，运载能力总体偏低，使用维护性差，靶场测试发射周期较长。

第二代：包括CZ-2C系列、CZ-2D、CZ-2E、CZ-3。在上一代的基础上，这些火箭已进行了不少改进。

第三代：包括CZ-2F、CZ-3A系列、CZ-4系列。在第二代的基础上又进行了改进，采用了系统级冗余的数字控制系统;增加了三子级，任务适应能力大大提高;为满足载人航天任务需求，增加了故障检测和逃逸系统，可靠性大大提高。

第四代：包括CZ-5系列、CZ-6系列、CZ-7系列、CZ-8系列、CZ-9、CZ-11系列等。采用了无毒无污染的推进剂，为环境友好型火箭;采用了全箭统一总线技术和先进的电器设备，运载能力得到大幅度提升。

这次发射使用的“长征三号乙”（CZ-3B），是由中国运载火箭技术研究院研制的一种大型三级液体捆绑式火箭，它主要用于发射地球同步转移轨道卫星，亦可进行一箭多星发射或其他轨道卫星的发射。全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理系统、分离系统以及辅助系统等组成。火箭身长57.126米，箭體直径3.35米，起飞质量458.97吨，地球同步转移轨道运载能力5.5吨。“长征三号乙”运载火箭曾先后将菲律宾马部海卫星、“亚太二号R”卫星、“中星一号A”卫星、“嫦娥三号”月球探测卫星和北斗导航卫星等成功送入太空，现已成为我国用于商业卫星发射服务的主力火箭。发展进步就靠创新这个“第一动力”

长征系列运载火箭的“三个100次发射”，分别用时37年、7.5年和4.25年，对应年均发射2.7次、13.3次和23.5次。每个100次发射时间的缩短，体现了火箭技术的进步、管理的完善和质量的提升，反映了中国航天的发展进步和综合国力的快速提升。而这一切的实现，正如中国航天科技集团高级顾问龙乐豪院士所说，靠的是牢牢把握住了创新这个“第一动力”。

先来说说火箭采用的燃料。早在“长征二号E”火箭的研发中，我国就率先采用了以低温高能的液氢一液氧为燃料的发动机。它的技术效能非常好，因为它可以使气体的喷射速度达到每秒4500米，而通常所用燃料的喷射速度为每秒3 000米。掌握这项技术的难度很大，必须使燃料室的温度保持在-252℃。如果燃料室的温度升高，那么液态氢和氧就会化为气体，而且爆发后产生的推力也不是很大。这种新技术目前只有极少数国家掌握，我国是继美、法之后掌握这项技术的，表明我国在运载火箭技术方面已经跨入世界先进行列，我国的长征系列火箭，完全可以与发达国家的同类火箭媲美。

再以“长征五号”火箭为例，在此之前我国运载火箭的直径是3.35米，而“长征五号”火箭的直径为5米。虽然只多了1.65米，但设计、制造、试验的难度很大，研制人员为此付出了极大的心血，最后在国内相关企业的支撑协助下，成功地生产出高精度、全自动的大型焊接设备，制造出我国运载火箭结构最大尺寸的贮箱。在此过程中，采用我国火箭史上首创的新型工艺，大大提高了贮箱的可制造性;采用液氮进行低温贮箱的地面内压试验，大幅减轻了结构重量;突破前捆绑传力的结构设计技术，使我国掌握了有效提高捆绑火箭运载能力的手段……据介绍，“长征五号”总共突破了12项重大关键技术和247项关键技术，代表着我国科技创新与工业制造的高水平，不仅使整个火箭技术能力达到国际先进水平，而且带动了国内工业制造能力的提升。

再以我国新一代运载火箭家族的拓路者“长征六号”火箭为例，2015年它以“一箭二十星”创造了中国航天一箭多星发射的新纪录。“长征六号”瞄准国际运载火箭先进技术水平，浑身上下几乎都是新的，很多技术在世界上没有成功应用的先例，自主创新成果达十几项。

中国火箭更加自信地走向世界

早在1985年10月，中国就向世界宣布，长征系列火箭将承揽国际商业发射服务。1990年4月7日， “长征三号”成功地将美国休斯敦公司的一颗通信卫星发射升空。以此为起点，我国航天事业开始进入国际商业卫星发射市场。截至目前，中国航天科技集团已完成了48次国际商业发射，共发射了56颗国际商业卫星，并向国际客户提供了17次搭乘发射服务，发射了20多颗国外小卫星。

但是，从世界范围来看，我国长征系列火箭发射的次数位居第三，发射成功率属世界一流而非第一，这就需要我们进一步加强自主创新，不断攻克关键核心技术，推动航天强国的建设。

2019年，中国航天科技集团全年将实施30余次宇航发射，在这些发射中，多个“重头戏”值得关注.比如“长征五号”复飞、“嫦娥五号”首次月球采样返回、“长征十一号”首次海上发射等。

未来几年，我国将为“长征五号”火箭配备9.5米级的大型火箭箱体，从而将带动国内一系列新材料、新工艺、新器件、新装备的发展。与此同时，新一代运载火箭还将采用绿色环保型无毒无污染的推进剂，以促进中国火箭动力系统向绿色环保的转型。随着“长征六号”“长征七号甲”“长征八号”“长征九号”和“长征十一号”等新一代火箭的相继登场，绿色环保推进剂将成为中国火箭的主流能源。

根据中国航天科技集团的规划，预计在2025年前后，将研发出可重复使用的亚轨道运载器，亚轨道太空旅游将变为现实;到2030年前后，重型运载火箭将实现首飞，为载人登月提供强大支持，并为火星采样返回提供充足的运载能力;2040年前后，航天運输工具将能够有效支持大规模的空间资源勘探和开发，小行星采矿和空间太阳能电站有望实现;到2045年，宇宙天梯、地球车站、空间驿站建设等梦想将有望成为现实。（责任编辑：白玉磊 责任校对：司明婧）