第三步仰仗“大個頭”火箭

姜浩峰

根據中國航天事業“三步走”的規劃，在完成了無人和載人飛船項目后，多人多天飛行、航天員出艙和小型空間站天宮一號與神舟八號、九號、十號對接，都是第二步。第三步，則是建成長期穩定運行有人照料的空間站，建成中國的空間工程系統，航天員和科學家能夠往來于地球和空間站。

無論是首次載人交會對接成功，還是女航天員的靚麗飛天，都是中國載人航天事業第二步計劃的組成部分。而如果想要實現第三步，從目前來看，必須突破火箭技術的極限，生產出能夠將20噸級大型艙段發射到近地軌道的大推力火箭。大推力火箭不僅在載人航天領域急需，在7噸左右的東方紅五號大型通信衛星以及探月計劃三期的大型取樣返回月球探測器的發射上，也急需此類火箭。

從中國運載火箭技術研究院傳出的消息是，我國大推力火箭長征五號，正有條不紊地進行研發，其運載能力將比目前使用的長征二號提升一倍。據公布的數據顯示，長征二號運載能力約8.5噸，可見長征五號預計運載能力接近20噸，與美國宇宙神5(Atlas V) 551大型運載火箭實力相當。長征五號預計2014年首發。

換心長力氣

細心的愛好者會發現，去年9月天宮一號空間實驗室發射，采用經過改進的長征2號火箭，具體型號長征二號F/G，字母“G”是“改”字漢語拼音的首字母，表示長征2F/G火箭在長征2F基礎上作了少許改進，主要是助推器略微加長，改用雙激光慣組主從冗余，運載能力略有提高。天宮系列空間實驗室的發射重量在8.5至9噸之間，長征2F/G已夠用。本次神九飛船發射，仍然采用長征二號F運載火箭，從中國運載火箭技術研究院傳出的消息是，與發射神舟八號飛船的火箭相比，這枚火箭進行了數十項技術狀態更改，進一步提高了可靠性和安全性。

未來，當天宮三號發射后，需要與貨運飛船對接，進行貨運補給試驗。以天宮系列空間實驗室為基礎設計的貨運飛船，上行貨運能力達到約6噸，飛船總重量約13噸，明顯超出現有長征2F/G火箭約9噸的運載能力。因此，中國計劃研制新一代的長征2F/H運載火箭來發射貨運飛船，“H”是“換”字的首字母。長征2F/H比起長征2F，主要是把火箭的心臟部件——偏二甲肼-四氧化二氮發動機，換為與未來大推力火箭長征5號配套的YF-100液氧煤油發動機，電氣系統和地面測發控系統也將使用一體化設計。YF-100液氧煤油發動機推力比以往的發動機大，使得長征2F/H火箭的運載能力提高到13噸左右，滿足發射貨運飛船的需求。另外，推進劑改為液氧煤油，取代劇毒的偏二甲肼-四氧化二氮，對環境保護也大有好處。

當然，相比被中國航天人口頭稱為“大火箭”的長征五號，長征二號再怎么改型換心，依然是小個頭。

正在孕育中

有關專家向《新民周刊》透露，目前，承載本次載人交會對接任務的長征二F遙九火箭組合體，仍系長征二號系列火箭，故而即使本次仍有技術改進，其運載能力仍不超過9噸。根據中國載人航天三步走計劃，未來必須要將更大的空間站發射到太空。中國的新型火箭研制工作，正在天津有條不紊地進行中。

早在2010年的世界月球會議上，中國運載火箭技術研究院副院長魯宇就曾披露，中國即將于2014年首發“長征五號”火箭，其運載能力將比之前的火箭提升一倍。

5月17日，在酒泉衛星發射中心，長征二號F火箭遙九發射隊召開神九發射動員會。恰在此前，4月23日，從中國運載火箭技術研究院傳出消息——長征五號首個5米直徑一級氫箱完成箱體焊接X光檢測，結果顯示，焊接質量優良，滿足液壓測試的強度等等技術指標，能適應靜力件力學的性能測試要求，這標志著長征五號的制造能力已基本形成。

據《新民周刊》了解，未來載重達20噸左右的長征五號，正在孕育中。5月31日，隨著“點火”指令下達，伴隨著震耳欲聾的巨響，長征五號運載火箭助推器試驗件內側紅色火焰一閃，試驗件以優美的姿態分離至預定位置。至此，長征五號運載火箭助推器大型分離試驗圓滿完成。這標志著“大火箭”初樣研制階段最重要的大型地面試驗之一獲得圓滿成功。

該試驗主要驗證了模擬助推火箭在火箭飛行過程中能否安全分離，并驗證了分離系統設計的正確性和系統工作的可靠性。北京強度環境研究所專家認為：“這對未來大推力火箭的安全發射來說，是相當重要的一個環節。”《中國航天報》如此披露：“火箭分離試驗系統由試驗塔架、測量系統、發火系統、回收系統組成。試驗前，火箭助推器試驗件如小巨人般巍然矗立。助推器試驗件高20余米、停點火重量10余噸、主傳力捆綁機構設計載荷和分離體重量是現役長征捆綁型火箭助推器的數倍。同時，助推器的捆綁傳力方案采用了創新的設計，進一步提高了火箭的運載能力。”

6月4日，從中國運載火箭技術研究院再次傳出消息，經過14個小時的連續施工，高達93米的天津新一代運載火箭研制基地標志性建筑——“長征五號”全箭振動試驗塔正式封頂，是為亞洲最高的火箭振動試驗塔。

國家航天局官網如此評價：“全箭振動試驗塔主要用于長征五號火箭全尺寸振動試驗，為火箭的飛行姿態控制設計提供基礎數據和試驗驗證支撐。根據設計規劃，該振動試驗塔建高93米，是天津新一代運載火箭研制基地地標性建筑，也是目前天津經濟技術開發區西區最高的建筑。”有關技術人員介紹說，該塔建成后，是世界少數幾個大規模的火箭振動試驗設施之一。

其實，早在今年初，在中國運載火箭技術研究院長征五號火箭2012年研制工作會上，有關方面就提出，大火箭后續研制工作要做到一個實現、兩個確保；實現按節點順利完成轉段，確保首飛節點不動搖，確保運載能力不動搖。

2012年，大火箭研制目標是，完成以靜力試驗等大型試驗用結構產品為代表的初樣產品生產；完成助推器分離試驗、電氣系統匹配與電磁兼容試驗等36項大型地面試驗為代表的各項初樣研制試驗。

如此看來，中國正在研制的新一代無毒無污染重型運載火箭系列長征五號的2014年首飛，是能夠保證的。

“靠水吃水”

對于目前火箭發射選址酒泉，比較靠譜的解釋是——當年出于保密、軍事需要，而將之設在西北祖國版圖的腹地。現在的火箭最大直徑3.3米，走鐵路運輸，鉆個山洞啥的，問題不大。未來的大推力火箭，直徑達到5米以上，無法鉆進山洞。將發射場放到海邊，今后就可以實行海運。

“待到大推力火箭研制成功后，連續發射八九個大推力火箭，就能在太空建造一座大型的空間站，運行壽命也將大大提高。到時候，可以說我們就能夠領到太空常駐的‘戶口本了。”上海航天局專家此言，透露出未來，我國大推力火箭的發射場，將選址海南文昌。它將褪去神秘色彩，歡迎游客參觀。放在海邊，另一方面，也處于安全保障方面的考量。海邊取水容易，萬一火箭發射出現意想不到的狀況，將“靠水吃水”。

“靠水吃水”的另一層含義，也能理解為商業發射。早在20世紀80年代，中國長城工業公司就曾經為國外客戶進行火箭商業發射。值得關注的是，美國私人發射服務商開始介入到商業發射服務中，例如太空探索公司“獵鷹”9火箭發射價格是5000萬美元，與發射價格為9000萬到1億美元的俄羅斯“質子號”火箭運載能力近似。今年5月31日，美國太空探索技術公司發射的“龍”號無人駕駛貨運飛船離開國際空間站，返回地球，是為私人公司進入航天發射領域，為美國國家航天局打工的初體驗。未來，這是否會成為航天領域資本、運轉模式的風向標，還有待觀察。