探月“专列”:长征系列火箭驱动中国创新

中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。新华社记者江宏景摄

新华社北京12月29日电(记者屈婷喻菲胡喆)人类探测器首次奔向月球背面的太空之旅中,精准推举嫦娥四号的“专列”——长征三号乙(以下简称“长三乙”)运载火箭引人关注。

“长三乙”属于长征三号甲系列运载火箭,这一系列还包括长征三号甲、长征三号丙。

“长征系列火箭已经成为国家形象一个重要名片。”中国航天科技集团一院总体部总体室主任何巍说。

“金牌”火箭护航“嫦娥”

航天科技集团一院长三乙火箭总指挥金志强说,在嫦娥四号任务中,“长三乙”火箭共进行了65项技术状态改进,首次尝试了“低温加注后推迟24小时发射”技术。

这项技术是指,火箭可以在加注完液氢、液氧低温推进剂后,保持24小时的待命状态。“这将提高火箭对发射任务随机应变的能力。”航天科技集团一院长三乙火箭总设计师陈闽慷说。

据悉,嫦娥四号发射机会有2天,且有多个“窗口”时间。其中,一个发射窗口的时长仅1分钟,航天术语称为“窄窗口”。能24小时待命的“长三乙”,可以更好地适应“窄窗口”的发射约束。

陈闽慷说,为应对2天多窗口、“窄窗口”的发射挑战,他们还对火箭轨道设计和产品可靠性进行了技术创新。此外,他们还通过产品优选、算法优化等创新方法,使其入轨精度较嫦娥三号任务又提升了30%以上。

探月工程任务对轨道高度和入轨精度要求很高。长征三号甲系列运载火箭正是因为有着出色的适应能力、多样的发射轨道、精准的入轨精度,才成为探月的“专列”。

从2007年起,这一系列火箭先后执行了5次探月任务,将4枚月球探测器、1颗再入返回飞行器送入了预定轨道,发射成功率百分之百。

金志强说,长征三号甲系列运载火箭自上世纪80年代研制,经过30多年的不断改进、发展,是中国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的火箭系列,堪称“金牌”火箭。

火箭技术突破的“中国速度”

2018年长征三号甲系列运载火箭完成了14次发射任务,刷新了这一系列运载火箭的年度发射纪录。它的背后,是促使航天综合能力快速提升的“中国速度”。

“从1970年到2007年,长征系列运载火箭的第一个‘100次发射’用了整整37年。”何巍说,第二个“百发”用了不到8年,第三个“百发”将在2019年一季度完成,耗时仅4年多。

他说,长征系列火箭发射次数屡创新高,发射密度不断加快的背后,“一是火箭实现了模块化的设计和生产,二是火箭测试、发射流程越来越完善,三是发射工位比以前大大增加了,这些都极大地提高了火箭发射的安全和效率。”

何巍在“伟大的变革——庆祝改革开放40周年”大型展览的长征系列火箭展区,接受媒体采访。新华社记者屈婷摄

1970年,长征一号运载火箭将“东方红一号”送入太空。这一系列火箭一开始主要发射近地轨道的小型载荷。此后,长征系列火箭不断发展,并在上世纪80年代进入国际发射市场。

何巍说,此后中国运载火箭技术经历了三个关键“升级”:一是1990年首个捆绑式运载火箭“长征二号E”,进一步提高了运载能力;二是首个三级低温火箭长征三号,突破了火箭推进剂的关键技术;三是首次设计了逃逸塔的“长征二号F”,是中国目前唯一用于载人航天的火箭。

中国新一代运载火箭长征七号在海南文昌航天发射场点火升空。新华社记者李刚摄

2016年,新一代运载火箭长征七号、长征五号相继首飞成功。其中,长征七号是首个实现“全数字化”研制的火箭,捆绑了四个助推器。长征五号采用绿色、环保的推进剂技术,是中国目前技术跨度最大的火箭。

从常温火箭到低温火箭,从串联式火箭到捆绑式火箭,从小推力火箭到大推力火箭……改革开放40年来,中国长征系列火箭已形成系列型谱,具备了发射低、中、高不同轨道不同类型卫星、飞船和探测器的能力。

驱动创新的新“长征”

除了已首飞成功的长征五号、长征七号、长征六号和长征十一号,中国还在研制长征七号甲、长征八号、长征九号、新一代载人运载火箭等“未来火箭”,以实现运载火箭整体的“更新换代”。

长征九号运载火箭总设计师张智说,作为重型运载火箭,长征九号需要在大推力发动机、大直径结构等关键技术上实现突破,“这将确保中国在2030年前迈入火箭技术的世界一流梯队。”

张智说,长征九号的芯级箭体直径为9.5米,近地轨道运载能力最大可达140吨,“是现有火箭最大运载能力的5倍多。”此外,它在奔月转移轨道上的运载能力最大达50吨,奔火转移轨道的运载能力最大达44吨,“可以胜任未来较长时期的深空探测任务”。

中国运载火箭技术研究院院长郝照平说,以创新驱动发展的新“长征”,让中国航天的舞台变得越来越广阔。

比如,“新面孔”长征八号火箭是一枚可回收火箭,将对回收的关键技术进行突破,未来有望实现简易塔架的发射,在中高轨道的商业发射市场具有较强的竞争力。

长征七号甲运载火箭则是“强强联合”,将长征三号甲系列和长征七号的优点组合,将填补中国高轨道5.5吨至7吨运载能力的空白。

新一代载人火箭将按照载人飞行的最高安全标准设计,可用于载人月球探测,在更远的将来还可以和重型运载火箭组合使用,帮助建立月球基地,实现月球可持续开发利用。

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