中国为何必须研发新火箭
2021-04-25
老一代长征火箭基本都是中型火箭,如果想往太空走得更远、运得更多,研发大型火箭势在必行。长征五号虽然大幅拉高了运载能力上限,且能覆盖所有发射轨道,但也出现运力“断档”问题。研发长征七号A火箭,正是为了改变这一现状。
3月12日凌晨,在海南文昌航天发射场,长征七号A运载火箭(以下简称“长七A”)成功发射!中国新一代运载火箭家族再添新兵。
长征火箭是中国人的骄傲,堪称“国民级IP”。但随着长征火箭型号越来越多,发射任务越来越密集,人们难免犯迷糊:已经有这么多火箭了,为何还要研发新火箭?
长征火箭家族就相当于一个“车队”
我们不妨把火箭看成“太空运输车”——把特定重量的东西运到特定位置,专业术语叫“把载荷发送至预定轨道”。不同载荷重量、不同轨道距离,需要不同型号的运载火箭。
长征火箭家族相当于一个“车队”,大致分工如下:
长征一号系列(以下简称“长一”):只能发近地轨道,且载荷仅0.3吨。
长征二号系列(以下简称“长二”):主要覆盖低轨空间(高度300至2000千米),是中国火箭家族的绝对主力,中国所有的载人航天项目都集中在距地300至500千米的低轨空间。所以,“长二”是中国载人航天的主要发射工具。
长征三号系列(以下简称“长三”):主要执行中轨(2000至20000千米)和高轨(20000千米以上)发射任务。轨道任务取决于卫星功能。大部分对地观测卫星在低轨空间;北斗等大部分导航卫星在中轨空间;大部分通讯卫星在高轨空间,赤道上空36000千米的“地球静止轨道”更是位置稀缺的战略资源。“长三”就是高轨任务专用火箭。
长征四号系列(以下简称“长四”):主要负责极地轨道和太阳同步轨道发射。这两条轨道距地700千米左右,都属于低轨空间,但又高于载人航天轨道,是各类观测卫星最常用的发射轨道,具有极高的科研和军事价值。“长四”就是为之量身打造的高性价比火箭。
过去几十年,中国航天就是靠长征二号、三号、四号3个系列撑起来的。“长二”主攻低轨+载人航天,“长三”包揽高轨+深空探测,“长四”专注太阳同步轨道。这三兄弟组成了中国老一代长征火箭阵容,在过去半个世纪里,以极高可靠性完成了超300次发射,是中国航天的功臣。
想往太空走得更远,研发大型火箭势在必行
但老将仍有不足,比如运载能力。老一代长征火箭基本都是中型火箭,如果想往太空走得更远、运得更多,研发大型火箭势在必行。
大型火箭就是长征五号,被网友们戏称为“胖五”。有了“胖五”,中国就有了近地轨道25吨、地球同步轨道14吨、地月轨道8.2吨、地火轨道5吨的运载能力,“太空搬家能力”跨上新台阶。
“胖五”虽然大幅拉高了运载能力上限,且能覆盖所有发射轨道,但也出现运力“断档”问题。原本负责高轨任务(地球同步轨道)的长征三号甲火箭最大运力为5.5吨,再大就得用“胖五”运送,但这非常不经济。受限于此,中国高轨卫星发射运载量曾长期被限制在5.5吨以内。
近日发射成功的“长七A”,正是为了改变这一现状。“长七A”的地球同步转移轨道运力可达7吨,能有效衔接“长三”与“长五”之间的运力空白。长征家族的另一新兵、去年12月22日发射成功的长征八号火箭(以下简称“长八”),则填补了太阳同步轨道3至4.5吨的运力空白。
未来,在长征系列的新老交替中,“长七A”将接棒“长三”,主攻高轨任务;“长八”将接棒“长四”,主攻太阳同步轨道任务。原先“长二”系列负责的低轨任务将逐步转至“长六”和“长七”。前者是一款小型火箭,主要负责小卫星的低轨发射;后者是专为载人航天研制的“货运专列”,把中型火箭低轨运载能力由8.6吨提高到了13.5吨。
有人会问,“长七”和“长七A”分工不同,但名称相似,不容易搞混吗?其实,这背后正是新一代长征火箭的厉害之处:模块化、通用化设计。
简而言之,长征五至八号,不再是壁垒分明的产品,而是一系列通用模块的组装。
在新一代中型长征火箭中,“长七A”最复杂、最完整,包含助推器等4个部分。在其基础上,中国航天人可通过做减法的方式,组装出“长七”“长八”及其他构型。这意味着其他新一代长征火箭型号的研制将大大提速。
中国火箭的未来还有哪些看点
中国火箭的未来还有哪些看点?
一是火箭回收复用。承担该任务的火箭就是融合型长征八号(长征-8R)。“长七A”助推器与芯一级集束式分离的创新,最终目的就是为“长征-8R”的回收复用进行验证。
日前,中国科学院院士姜杰受访时透露:技术团队已开始推进融合型长征八号火箭研制工作,预计今年可完成垂直起降关键技术的验证。
此外,不得不提的还有长征九号(以下简称“长九”)。因为“世界最强火箭”称号,已被美国土星五号垄断了几十年。人类何时才能研发出下一款重型火箭,把自己再度送上月球?这是许多世界航天迷的“终极之问”。
如今,美国在研发SLS重型火箭和“星舰”重型火箭,俄罗斯在研发“叶尼塞”重型火箭,而中国在研发“长九”。
据悉,“长九”近地轨道运载能力将达到140吨、奔月转移轨道运载能力将达到50吨,完全不输美国土星五号。
備受瞩目的“十四五”规划纲要中,新一代重型运载火箭和重复使用航天运输系统,被明确列入“科技前沿领域攻关”图表。未来几年,人们将有机会见证中国航天更多的突破和贡献。
(《人民日报》(海外版))