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大火箭,新长征

2019-10-21

小哥白尼·趣味科学画报 2019年6期
关键词:胖五液氢土星

我说你猜

1. 2019年底,中国探月工程三期任务,三步走“绕、落、回”计划的最后一步,需要它;

2. 2020年,中国计划发射第一个火星探测器,它要参与;

3. 2022年前后,我国计划建成长期在轨稳定运行的国家太空实验室,空间站的核心舱发射在即,它必不可少。

它是谁呢?

“胖五”之大,一车装不下

谜底揭晓,它就是大名鼎鼎的长征五号大型运载火箭,因为长得白白胖胖,网友们给它起了个昵称“胖五”。这个直径5米,裸重100吨,加满燃料后的起飞质量为870吨的大家伙,是目前我国研制出的运载能力最大的火箭!长征五号全长56.97米,相当于20层楼那么高,也是我国现有火箭里个子最高的。

因为“胖五”实在是太大了,活动起来非常不方便,所以航天工作者为它专门打造了一辆“豪华座驾”——活动发射平台。这个平台有半个足球场那么大,负责载着“胖五”到处走,途中还能供气、供电,时刻保证动力充足。

除了有专车接送,我们国家甚至为了它专门建了一个滨海发射场——海南文昌航天发射场。为什么我们熟悉的西昌、酒泉和太原卫星发射中心得不到“胖五”的青睐呢?还是因为它的体形。这三个发射基地都在内陆地区,普通的火箭都是坐着火车去的,但是看看“胖五”的个头和体重,铁路隧道表示自己宽度有限没法让它通过,所以干脆在海边为它新建一个发射场,走水路运输。在未来,这里也能执行我国货运飞船、大吨位空间站等航天器的发射任务。

是“胖五”,也是“冰箭”

长征五号除了“胖五”这个小名,还有一个更加帅气的名字——“冰箭”。因为它的肚子里装满了温度极低的液氢液氧推进剂,其中液氢温度达-253℃、液氧达-183℃。“冰箭”体内90%以上都是这种深低温推进剂,那它本身会不会就是一个巨大的冰块?其实并不是,专家们给“冰箭”穿了一层“防寒服”,确保火箭内部的仪器、设备、电缆等都可以正常工作,而它的外表面温度也可以一直保持在0℃以上。

液氢与液氧是当前火箭推进剂中最高能的物質,大推力液氢液氧发动机是航天科研水平的标志。燃烧同样质量的液氢液氧混合物产生的气流速度比液氧煤油更高,能将火箭送往更高的轨道。而且液氧和液氢都是无毒、无污染的,它们在燃烧后只会生成纯水。

“胖五”起飞,一波三折

12项核心关键技术,247项关键技术,接近100%的技术创新……从设想逐步走进现实,中国的航天人花费了10年时间。发动机样机研制出来后,试车时连续4次失败;其中两次燃气系统烧毁,两次起动时爆炸,一团巨大的火球,仅仅几秒钟就把发动机烧成了一堆废铁。先后试车114次,原本计划2012年首飞,直至2016年11月3日20时43分,长征五号运载火箭从海南文昌发射场腾空而起,终于取得成功!

成功不等于成熟,一次成功不等于次次成功。2017年7月2日,长征五号遥二火箭在升空346秒之后,火箭发射的推力终止,火箭坠入大气层。据事后的调查结果显示,故障原因在于液氢液氧发动机的涡轮排气装置在急剧升高的温度下,局部结构发生异常,导致发动机推力瞬间下降。

经历了各种大大小小的失败,不屈不挠的中国航天人埋头苦干、磨砺自强。2019年,长征五号将再次出征,搭载新技术试验卫星——实践20号——飞入太空,为后续的嫦娥五号登月计划、空间站发射计划以及神舟载人飞船发射计划奠定基础。“胖五”,加油!

重型火箭排排坐

史上最强运载火箭系统——土星五号火箭

土星五号是人类用过的最高、最重、运载能力最强的火箭,直到今天,它仍保持着火箭运载能力的最高纪录——135吨!从1967年开始服役,6年间共发射了17 次,从未发生过任何事故,成功率达到了100%!在1973年最后一次发射后,它光荣退役。

叫我第一名——能源号火箭

单论推力,土星5号还不是最厉害的,能源号才是世界纪录的保持者,起飞推力达到3500吨!苏联研制的能源号于1987年首次发射,能运载88吨的货物。可惜的是,它仅执行过两次任务,就因为资金问题被迫“退休”了。

现役最强——重型猎鹰火箭

土星五号和能源号都是冷战时期的产物,早已退出历史舞台。目前,排在第一位的就是美国SpaceX 公司在2018年发射成功的重型猎鹰火箭。该火箭可将63.8 吨重的航天器送到近地轨道,也是世界上现役运载能力最大的火箭。

未来可期——长征九号火箭

我国重型运载火箭长征九号目前正在开展论证,计划于2028年首飞。根据初步设计,该火箭的高度将超过90米,芯级直径达到10米,近地轨道的运载能力可达140吨,是现役长征五号大型运载火箭的5倍。

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