長(zhǎng)征－6運(yùn)載火箭開(kāi)啟我國(guó)航天新“長(zhǎng)征”

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長(zhǎng)征－6運(yùn)載火箭開(kāi)啟我國(guó)航天新“長(zhǎng)征”

CZ-6 Rocket Starts China’s New Long March

黃志澄：空氣動(dòng)力學(xué)家、航天技術(shù)專家、技術(shù)評(píng)論家。長(zhǎng)期從事空氣動(dòng)力學(xué)、航天發(fā)展戰(zhàn)略研究，為我國(guó)大型試驗(yàn)基地建設(shè)、載人航天方案論證、新型航天器研制做出了貢獻(xiàn)。近十年來(lái)從事科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)等宏觀科學(xué)領(lǐng)域研究，在國(guó)內(nèi)外有較大影響。

2015年9月20日，長(zhǎng)征-6運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心以“一箭二十星”的方式成功將20顆衛(wèi)星送入了預(yù)定軌道。這次發(fā)射率先采用了水平整體測(cè)試、水平整體星箭對(duì)接、水平整體運(yùn)輸起豎發(fā)射的“三平”模式。這次發(fā)射也是我國(guó)研制的無(wú)毒、無(wú)污染的液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)首次太空出征。由于上述特點(diǎn)，長(zhǎng)征-6的這次發(fā)射標(biāo)志著我國(guó)航天運(yùn)載跨上了一個(gè)新臺(tái)階，開(kāi)啟了的我國(guó)航天新長(zhǎng)征。

20世紀(jì)80年代，我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)“一箭三星”發(fā)射技術(shù)，之后也曾多次開(kāi)展“一箭多星”的國(guó)內(nèi)、國(guó)際發(fā)射任務(wù)。此次，長(zhǎng)征-6成功執(zhí)行了“一箭二十星”發(fā)射任務(wù)。為了滿足多星發(fā)射的需求，長(zhǎng)征-6還在國(guó)內(nèi)首次采用了全透波衛(wèi)星整流罩，使其具備了全向透波能力，改善了全箭力學(xué)環(huán)境和衛(wèi)星環(huán)境條件。通過(guò)對(duì)多星發(fā)射技術(shù)的探索，我國(guó)已形成了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的多星發(fā)射接口，為今后進(jìn)一步降低衛(wèi)星發(fā)射成本、提升多星發(fā)射能力奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)火箭執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，需要分段運(yùn)輸至發(fā)射場(chǎng)，再在塔架上完成各子級(jí)的垂直吊裝總裝和測(cè)試。長(zhǎng)征-6創(chuàng)造性地采用了“三平”測(cè)試發(fā)射模式，對(duì)我國(guó)火箭的測(cè)試發(fā)射模式進(jìn)行了重大變革。為此，科技人員將各種測(cè)試設(shè)備集成安裝到車內(nèi)的5個(gè)方艙內(nèi)，大大減少了設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化了測(cè)試發(fā)射流程。按照設(shè)計(jì)，采用“三平”模式的長(zhǎng)征-6的發(fā)射準(zhǔn)備周期僅需7天，有力地適應(yīng)了衛(wèi)星發(fā)射低成本、短周期的需求。

經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)建立了包括遙感衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星等在內(nèi)的較完善的應(yīng)用衛(wèi)星體系，建立了包括“神舟”飛船和“天宮”空間實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的載人航天工程體系，還進(jìn)行了以“嫦娥”探測(cè)器為標(biāo)志的月球探測(cè)，并進(jìn)行了一系列的商業(yè)航天發(fā)射。這一系列舉世矚目的成績(jī)，與我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。我國(guó)從最早的近地軌道運(yùn)載能力只有數(shù)百千克的長(zhǎng)征-1火箭開(kāi)始，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)具備了近地軌道9.5t、地球同步轉(zhuǎn)移軌道5.5t的運(yùn)載能力。

繼長(zhǎng)征-1、2運(yùn)載火箭之后，我國(guó)又以長(zhǎng)征-2火箭為基本型號(hào)，增加第三級(jí)低溫氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)和常溫肼類發(fā)動(dòng)機(jī)分別研制了長(zhǎng)征-3和長(zhǎng)征-4火箭。為了進(jìn)一步增加運(yùn)力，通過(guò)捆綁不同數(shù)量的助推器，又分別研制了長(zhǎng)征-3B、3C和長(zhǎng)征-2E、2F等火箭。目前我國(guó)的“長(zhǎng)征”系列火箭的運(yùn)載能力仍然較低，難以滿足發(fā)射空間站、重型衛(wèi)星、載人登月和載人登火星的任務(wù)。數(shù)十年前研制的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不僅單臺(tái)推力偏低，而且使用有毒的偏二甲肼/四氧化二氮推進(jìn)劑，容易造成環(huán)境污染和人身傷害。其價(jià)格也較為昂貴，不僅遠(yuǎn)高于液氧/煤油推進(jìn)劑，也高于液氫/液氧推進(jìn)劑。

由此，我國(guó)急需研制新一代運(yùn)載能力更大、低成本、高效率發(fā)射和符合環(huán)保要求的運(yùn)載火箭系列。其總體發(fā)展思路可以歸納為“一個(gè)系列、兩種發(fā)動(dòng)機(jī)、三個(gè)模塊”。“兩種發(fā)動(dòng)機(jī)”指的是120噸級(jí)推力液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)YF-100和50噸級(jí)推力液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)YF-77。“三個(gè)模塊”指的是使用氫氧推進(jìn)劑的5m直徑模塊、使用液氧/煤油推進(jìn)劑的3.35m直徑模塊和2.25m直徑模塊。

長(zhǎng)征-6火箭是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭中首先投入發(fā)射的火箭，其可將1t的有效載荷發(fā)射到700km高度的太陽(yáng)同步軌道。其一級(jí)火箭采用了我國(guó)最新研制的120噸級(jí)液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)也將用于2016年發(fā)射的新型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征-5上。因此，長(zhǎng)征-6的發(fā)射，考驗(yàn)了新研制的120噸級(jí)液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，為新一代航天運(yùn)載系列的主力—長(zhǎng)征-5、7火箭的成功發(fā)射，跨出重要的第一步。

長(zhǎng)征-5運(yùn)載火箭系列，其最大的低地球軌道運(yùn)載能力可達(dá)25t，它最大的地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力可達(dá)14t。在長(zhǎng)征-5火箭發(fā)射成功后，將相繼用它發(fā)射嫦娥-5和載人空間站。在這基礎(chǔ)上，還要發(fā)展低地球軌道運(yùn)載能力為100t的重型運(yùn)載火箭，為未來(lái)的載人登月和載人登火星提供必需的運(yùn)載能力。

長(zhǎng)征-6火箭采用了獨(dú)特的發(fā)動(dòng)機(jī)氧箱自增壓技術(shù)，創(chuàng)造性地使用了發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉂L控系統(tǒng)，利用一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵做功后引出高溫高壓富氧燃?xì)猓c發(fā)動(dòng)機(jī)一起對(duì)火箭進(jìn)行滾動(dòng)姿態(tài)控制，以保證火箭飛行過(guò)程中的姿態(tài)穩(wěn)定。

由此可見(jiàn)，我國(guó)新一代運(yùn)箭火箭系列的首發(fā)火箭長(zhǎng)征-6，是一項(xiàng)具有一系列科技創(chuàng)新的重大成果。由于我國(guó)運(yùn)載火箭的發(fā)展，已成為制約我國(guó)航天發(fā)展的瓶頸。因而，這次長(zhǎng)征-6火箭的發(fā)射，已成為中國(guó)航天人近年來(lái)最關(guān)心的一次航天發(fā)射。“雄關(guān)溫道真如鐵，而今邁步從頭越”，展望未來(lái)，由長(zhǎng)征-6火箭開(kāi)啟的我國(guó)航天新長(zhǎng)征，將任重而道遠(yuǎn)。