扶搖直上九重天

王瑞良

2019年3月10日0時28分，在西昌衛星發射中心，我國用“長征三號乙”運載火箭將一顆廣電專用傳輸衛星“中星6C”成功地送入預定軌道，發射取得了圓滿成功。這是長征系列火箭的第300次成功發射，它標志著我國的運載火箭實現了從無到有，從串聯到捆綁，從一箭一星到一箭多星，從發射衛星到發射載人飛船和月球探測器，從現役運載火箭到新一代運載火箭等一系列重大跨越，為我國的栽人航天、月球探測、北斗衛星導航、高分辨率對地觀測系統等一系列重大工程任務的成功實施打下了堅實基礎，成為我國由航天大國向航天強國邁進的重要里程碑。中國是火箭的發源地

早在公元969年，宋朝的岳義方就制成了世界上第一支以火藥為動力的火箭。這種火箭由箭和藥筒兩部分組成，點燃后，火藥產生的氣體向后噴出，把箭推向前進。后來宋朝在滅南唐的戰爭中就使用了這種火箭，使南唐軍隊不戰自潰。

到了明朝，火箭技術又有了新的發展，出現了一種名叫“一窩蜂”的可多支齊發的火箭。明朝茅元儀編輯的《武備志》就介紹了這種火箭：“木桶內貯神機箭三十二支，名‘一窩蜂……在西北多用車戰，每車可架十數桶，去敵二百步外，總線一燃，眾矢齊發，勢若雷霆之擊，莫敢擋其鋒者。”

歷史事實證明，火箭的發明和使用，我國都早于其他國家，我們祖先的高度智慧和創造精神，對世界的科學發展起到了推動作用。正如英國人李約瑟在其所著《中國科學技術史》中指出：“從公元1-18世紀，中國傳入歐洲和其他地區的重要發明至少有26項，其中就包括弩、火藥以及和它有關的技術。”他認為火藥及其使用的技術，西方比中國落后了5-6個世紀。

航天事業呼喚著現代火箭

隨著現代科學技術的發展，人類的活動范圍正在從陸地、海洋、天空向地球外層空間拓展。自1957年10月第一顆人造衛星上天以來，地球的外層空間再也不是可望不可及的禁區了。特別是美國宇航員阿姆斯特朗于1969年7月20日登上月球之后，那里已成為人類活動的新舞臺。

然而要實現這一點卻非常不易，原因是地球的引力很大，任何物體如果達不到足夠的速度，就不可能擺脫地球的引力，到宇宙空間去飛行。

達到每秒7.9千米的第一宇宙速度，是克服地球引力、從事航天活動的起碼條件。要在幾乎真空的空間得到如此高的速度，必須依靠現代火箭（能升入太空的航天飛機，用的也是火箭發動機）。現代火箭的發動機與航空發動機不同，它自帶全部燃料和氧化劑，不僅能在真空中獨立工作（即不依賴空氣），而且還具有巨大的推動力。

但是，就目前的科學技術來說，即使采用最好的推進劑和最優質的結構材料，單級火箭仍然達不到第一宇宙速度，必須采用多級火箭。多級火箭是單級火箭的組合。當第一級火箭的燃料燒完后，它的結構就被甩掉，同時點燃第二級火箭……以此類推，每一級火箭都不斷提高速度和高度，使得多級火箭達到或超過第一宇宙速度。我國研制的長征系列運載火箭，就是這種多級火箭中最先進的一種。

功勛卓著的“長征”家族

新中國成立后，黨和國家領導人高瞻遠矚，決心盡快開展這項尖端科學技術的研究，于1956年組建了相關研究機構和生產企業，并建立了各種科研和發射基地。經過我國科學家60多年來嘔心瀝血的頑強拼搏，我國的火箭研制和發射技術取得了許多舉世矚目的成就：從1970年酋飛成功，將一顆“東方紅”衛星送入太空至今，長征系列火箭先后有17型基礎級火箭和5型上面級火箭投入使用，成功地將506個航天器送入預定軌道，從而證明我國現已具備發射低中高不同軌道、不同類型載荷能力，運載能力和入軌精度均已達到世界先進水平，長征系列火箭已成為中國第一、世界知名、在國際高科技產業中具有自主知識產權的著名品牌。

回顧我國長征系列火箭的發展，大致經歷了五個階段：第一階段為技術起步階段，主要型號有CZ（長征）、CZ-1;第二階段是按照運載火箭技術自身發展規律研制火箭，型號包括CZ-3、CZ-3A系列、CZ-4系列等;第三階段是為滿足商業發射服務而研制火箭，典型代表是CZ-2E;第四階段是為載人航天需要而研制火箭，型號包括CZ-2F等;第五階段是為適應環保及快速反應需要研制火箭，型號包括CZ-5系列、CZ-6系列、CZ-7系列、CZ-8系列、CZ-11系列等。

如果按照火箭的性能、特點來分，長征系列火箭的研制可分為以下四代：

第一代：包括CZ-1和CZ-2。它們具有明顯的戰略武器型號特點，解決了我國運載火箭從無到有的問題;但其采用模擬控制系統，運載能力總體偏低，使用維護性差，靶場測試發射周期較長。

第二代：包括CZ-2C系列、CZ-2D、CZ-2E、CZ-3。在上一代的基礎上，這些火箭已進行了不少改進。

第三代：包括CZ-2F、CZ-3A系列、CZ-4系列。在第二代的基礎上又進行了改進，采用了系統級冗余的數字控制系統;增加了三子級，任務適應能力大大提高;為滿足載人航天任務需求，增加了故障檢測和逃逸系統，可靠性大大提高。

第四代：包括CZ-5系列、CZ-6系列、CZ-7系列、CZ-8系列、CZ-9、CZ-11系列等。采用了無毒無污染的推進劑，為環境友好型火箭;采用了全箭統一總線技術和先進的電器設備，運載能力得到大幅度提升。

這次發射使用的“長征三號乙”（CZ-3B），是由中國運載火箭技術研究院研制的一種大型三級液體捆綁式火箭，它主要用于發射地球同步轉移軌道衛星，亦可進行一箭多星發射或其他軌道衛星的發射。全箭由箭體結構、動力系統、控制系統、遙測系統、外測安全系統、滑行段推進劑管理系統、分離系統以及輔助系統等組成。火箭身長57.126米，箭體直徑3.35米，起飛質量458.97噸，地球同步轉移軌道運載能力5.5噸。“長征三號乙”運載火箭曾先后將菲律賓馬部海衛星、“亞太二號R”衛星、“中星一號A”衛星、“嫦娥三號”月球探測衛星和北斗導航衛星等成功送入太空，現已成為我國用于商業衛星發射服務的主力火箭。發展進步就靠創新這個“第一動力”

長征系列運載火箭的“三個100次發射”，分別用時37年、7.5年和4.25年，對應年均發射2.7次、13.3次和23.5次。每個100次發射時間的縮短，體現了火箭技術的進步、管理的完善和質量的提升，反映了中國航天的發展進步和綜合國力的快速提升。而這一切的實現，正如中國航天科技集團高級顧問龍樂豪院士所說，靠的是牢牢把握住了創新這個“第一動力”。

先來說說火箭采用的燃料。早在“長征二號E”火箭的研發中，我國就率先采用了以低溫高能的液氫一液氧為燃料的發動機。它的技術效能非常好，因為它可以使氣體的噴射速度達到每秒4500米，而通常所用燃料的噴射速度為每秒3 000米。掌握這項技術的難度很大，必須使燃料室的溫度保持在-252℃。如果燃料室的溫度升高，那么液態氫和氧就會化為氣體，而且爆發后產生的推力也不是很大。這種新技術目前只有極少數國家掌握，我國是繼美、法之后掌握這項技術的，表明我國在運載火箭技術方面已經跨入世界先進行列，我國的長征系列火箭，完全可以與發達國家的同類火箭媲美。

再以“長征五號”火箭為例，在此之前我國運載火箭的直徑是3.35米，而“長征五號”火箭的直徑為5米。雖然只多了1.65米，但設計、制造、試驗的難度很大，研制人員為此付出了極大的心血，最后在國內相關企業的支撐協助下，成功地生產出高精度、全自動的大型焊接設備，制造出我國運載火箭結構最大尺寸的貯箱。在此過程中，采用我國火箭史上首創的新型工藝，大大提高了貯箱的可制造性;采用液氮進行低溫貯箱的地面內壓試驗，大幅減輕了結構重量;突破前捆綁傳力的結構設計技術，使我國掌握了有效提高捆綁火箭運載能力的手段……據介紹，“長征五號”總共突破了12項重大關鍵技術和247項關鍵技術，代表著我國科技創新與工業制造的高水平，不僅使整個火箭技術能力達到國際先進水平，而且帶動了國內工業制造能力的提升。

再以我國新一代運載火箭家族的拓路者“長征六號”火箭為例，2015年它以“一箭二十星”創造了中國航天一箭多星發射的新紀錄。“長征六號”瞄準國際運載火箭先進技術水平，渾身上下幾乎都是新的，很多技術在世界上沒有成功應用的先例，自主創新成果達十幾項。

中國火箭更加自信地走向世界

早在1985年10月，中國就向世界宣布，長征系列火箭將承攬國際商業發射服務。1990年4月7日， “長征三號”成功地將美國休斯敦公司的一顆通信衛星發射升空。以此為起點，我國航天事業開始進入國際商業衛星發射市場。截至目前，中國航天科技集團已完成了48次國際商業發射，共發射了56顆國際商業衛星，并向國際客戶提供了17次搭乘發射服務，發射了20多顆國外小衛星。

但是，從世界范圍來看，我國長征系列火箭發射的次數位居第三，發射成功率屬世界一流而非第一，這就需要我們進一步加強自主創新，不斷攻克關鍵核心技術，推動航天強國的建設。

2019年，中國航天科技集團全年將實施30余次宇航發射，在這些發射中，多個“重頭戲”值得關注.比如“長征五號”復飛、“嫦娥五號”首次月球采樣返回、“長征十一號”首次海上發射等。

未來幾年，我國將為“長征五號”火箭配備9.5米級的大型火箭箱體，從而將帶動國內一系列新材料、新工藝、新器件、新裝備的發展。與此同時，新一代運載火箭還將采用綠色環保型無毒無污染的推進劑，以促進中國火箭動力系統向綠色環保的轉型。隨著“長征六號”“長征七號甲”“長征八號”“長征九號”和“長征十一號”等新一代火箭的相繼登場，綠色環保推進劑將成為中國火箭的主流能源。

根據中國航天科技集團的規劃，預計在2025年前后，將研發出可重復使用的亞軌道運載器，亞軌道太空旅游將變為現實;到2030年前后，重型運載火箭將實現首飛，為載人登月提供強大支持，并為火星采樣返回提供充足的運載能力;2040年前后，航天運輸工具將能夠有效支持大規模的空間資源勘探和開發，小行星采礦和空間太陽能電站有望實現;到2045年，宇宙天梯、地球車站、空間驛站建設等夢想將有望成為現實。（責任編輯：白玉磊 責任校對：司明婧）