長征8號——運載火箭中的“萬金油”

毛新愿

2020年12月22日，中國航天年末大戲—新型中型運載火箭長征8號首次飛行試驗取得圓滿成功。這款首次亮相的運載火箭與長征火箭家族其他成員相比有什么特點，又有哪些拿手絕活呢？

長征火箭家族評點

在討論長征8號前，我們先來評點一下長征火箭家族。右圖中橙色部分代表已退役火箭，綠色部分是現役火箭。從中可以看出，中國航天這些年來主要由長征2、3、4三個系列扛大梁，它們在前些年能夠承擔起我國航天發展的主要發射需求。

a.長征2C/D主攻小型載荷，一般是1～3噸級，可發幾百千米高的低軌、極地軌道以及太陽同步軌道。

b.長征2F是我國載人航天專用火箭，它是唯一帶有逃逸塔的，也是最安全的運載火箭。軌道高度400千米左右，最高運力8.6噸。

c.長征3A/B/C則是高軌專用，軌道高度2萬～3.6萬千米乃至到月球。我國的北斗導航衛星以及各路通信衛星的發射，嫦娥工程的順利推進都離不開它們。長3堪稱能力強、成功率高的王牌火箭家族。

d.長征4B/C與長征2C/D略有重合，它們一般針對太陽同步軌道，運力2、3噸，并不算強大。

從上述介紹中我們會發現，現有的三大主力系列總體上存在一些不足：

a.近地軌道的大型任務（大于10噸），如大型空間實驗室、空間站的發射任務無法完成。

b.極地/太陽同步軌道的大型任務（大于3噸），如大型雷達遙感衛星的發射搞不定。

c.高軌和深空的大型任務（超過嫦娥水平的）也執行不了。

d.燃料落后。四氧化二氮和偏二甲肼是常溫燃料，接觸即燃，發揮穩定，成功率高，在技術相對落后的年代做出這樣的選擇可以理解；現在，其劇毒、危險、價格昂貴的缺點日顯突出。

e.均為一次性火箭，成本高，而且還存在火箭殘骸落區問題（我國的航天發射場多在內陸）。

f.沒有低成本適合商業航天發射的火箭。

要想成為航天大國，以上不足是必須要克服的。所以，必然要淘汰并替代長征2、3、4全系列或至少大部分才行。近年來，我國又研制了四種新型火箭—長征5、6、7、11。它們有個共同點，即采用先進的液氧液氫、液氧煤油或固體燃料等，這樣問題d就不存在了。具體而言，它們的定位分別是：

1.長征5號是我國現役最強火箭，近地軌道運力達到25噸，可以完美解決a問題，也可以大幅改善c問題，至少可把6～8噸的大型載荷送往火星。長征5號堪稱“大國重器”。

2.長征7號系列則是未來絕對主力火箭，考慮各種改型潛力，可基本解決a、b、c、d各項需求，稱之“國之棟梁”并不為過。

3.長征6號和11號屬小型近地軌道專用火箭，價格便宜，適合商業發射。前者是液體燃料（未來升級版長征6號甲可改固體/液體結合燃料），后者是純固體燃料，兩者互相補充，部分解決f問題（僅限小型載荷）。

4.海南文昌航天發射場投入使用，很好地解決了e問題，也就是殘骸落區問題。

如果再加上研發中的新型載人火箭和規劃中的長征9號火箭（近地軌道運力達60～150噸級），表面上看，中國火箭家族已經完整了，但仔細考量，還有幾個問題依然存在：

1.長征5號和7號實在太貴了，不適合商業發射以及多次規模發射，除非把它們的發射能力利用到極致，否則就太浪費了。

2.長征11號無論怎么改，都很難在短期扛起重任。長征6號未來的改型（甲）能填補一定空白，但不能完全解決太陽同步軌道和極地軌道4噸以上的發射問題。

3.模塊化、適應多任務需求的多功能火箭不足。假如現有4、5噸級別的極地/太陽同步軌道任務需要發射，就會發現用哪個火箭都不合適：用長5、長7，可謂“殺雞用牛刀”；長2、長4、長11又發射不了或即便能發射也壓力極大；長3則是西昌航天發射場的“釘子戶”，限于設施配置不能到處跑，而且它的定位是高軌深空，改起來不易，也不便宜。2020年12月，長3的最新改型進行了首次太陽同步軌道發射，但這并不是它的主要定位。

長征8號能干啥

長征火箭家族的新成員—長征8號的橫空出世，就是專門用來以極高的性價比集中解決上述問題的。該系列火箭基本定位是彌補傳統長征三大系列在發射極地/太陽同步軌道方面的不足，且肩負著一個重要使命：低成本并最終實現火箭回收復用。

太陽同步軌道和極地軌道是極其重要的軌道資源，由于能基本實現全球覆蓋，所以是各種氣象、遙感、偵察、科學以及資源勘探等衛星的必備選項。長征8號的出現就是為了完成長2、長4、長11做不到，而用長5、長7又浪費的中型載荷的近地軌道、極地軌道、太陽同步軌道發射任務。具體說來就是8噸以內低軌、不低于4.5噸的極地/太陽同步軌道任務。同時，長征8號還有能力發射小型2、3噸級別的高軌任務，給長3系列做補充。由此可見，長征8號可稱為運載火箭中的“萬金油”！

長征8號運用模塊化設計理念，把長征3號、長征7號運載火箭的相關技術和發動機靈活組合，實現低成本可組裝；長征8號完全采用清潔推進劑（液氧煤油、液氧液氫燃料）；長征8號最大的亮點是，它將會是長征家族中首個突破火箭一級回收技術的火箭。

美國太空探索技術公司（SpaceX）的獵鷹系列火箭，憑借可復用、規模化量產、成本低廉的“殺手锏”，在國際商業航天發射市場上引發洗牌般的“鯰魚效應”。美國傳統的聯合發射同盟不斷有火箭被迫退役，著名的德爾塔火箭家族只剩下德爾塔—4重型火箭，而且目前其形勢也岌岌可危。研發可復用火箭，目前已成為航天界的共識。

不過，火箭回收不是一朝一夕能夠成功的，SpaceX也是在無數爆炸中才換來了成功。2020年末首飛的長征8號雖然是不可回收版本火箭，但該型號火箭將作為我國火箭回收技術的試驗田，技術成熟后會不斷應用在新型火箭上。總體上，終極版長征8號會是無毒無污染、低成本、高可靠性、可回收的中型運載火箭，主要面向具有國際競爭力的商業衛星發射任務。