實現5.5 噸至14 噸之間高軌道運力銜接
——長七A 火箭研制意義、未來應用前景解讀

文/ 鄭恩紅 攝/ 吳桐小雨

箭起瓊州，大幕開啟。

長征七號A 運載火箭發射成功，意味著我國新一代中型高軌運載火箭發射取得成功。

據長七A 火箭副總師馬忠輝介紹，長七A 火箭地球轉移軌道運載能力不低于7.0 噸，奔月軌道能力不低于5.0 噸，200×5000 公里零傾角軌道能力不低于5.5 噸。

作為新一代運載火箭里的主力火箭之一，長七A火箭能夠填補現有主力火箭運力空白，解決未來大中型衛星發射的迫切需求，帶動我國運載火箭的全面更新換代，且在文昌航天發射場可快速形成發射能力，優化我國航天發射場能力布局。

此外，未來長七A 火箭除了投入到我國高軌衛星主戰場發射任務外，還能執行零度軌道傾角衛星發射任務以及月球、火星和小行星探測等深空探測任務。

從5.5 噸到7 噸的跨越

據了解，未來高軌衛星發射重量可達6 噸至7 噸左右，然而我國現有主力運載火箭因為當時研制條件所限，運載能力顯得相對不足。

長期以來，“金牌火箭”長三甲系列運載火箭幾乎包攬了我國絕大多數高軌道航天器發射任務，是我國高軌道上發射次數最多、成功率最高的火箭系列。

在我國現役火箭型譜中，作為我國具備高軌道發射能力的運載火箭，長三乙能夠將5.5 噸的有效載荷送到地球同步轉移軌道。長征五號作為新一代大型運載火箭，地球同步轉移軌道運載能力為14 噸。

而長七A 火箭可將我國中型高軌運載火箭地球同步轉移軌道運載能力提升至7 噸，隨著火箭的復飛成功，可以更好地實現5.5 噸至14 噸之間的運載能力銜接。

“長七A 運載火箭的運載能力有較大提升，填補了5.5 噸至7 噸之間的空白，可以滿足未來大部分高軌衛星的發射需求，這對有效載荷來說將是一個平臺的升級換代?！遍L七A 火箭總設計師范瑞祥表示。

未來，在地球同步軌道上，具備7噸運載能力的長征七號A 火箭，將和具備5.5 噸運載能力的長征三號甲系列火箭、具備14 噸運載能力的長征五號運載火箭，形成更加優化、合理的能力布局，這將大力提升中國航天進入空間的能力，對推進高軌道衛星組網建設具有重大意義。

開拓更廣闊的舞臺

我國自上世紀80 年代開始，就圍繞新一代運載火箭開展了規劃，逐步形成了小、中、大新一代運載火箭的型譜發展規劃。

據介紹，目前長征七號系列主要有長征七號和長征七號A 兩型運載火箭。長七火箭主要面向近地軌道、太陽同步軌道發射任務；長七A 火箭主要面向地球同步轉移軌道發射任務。兩型火箭在發射目標軌道類型上完全互補，在運載能力上都屬于中型火箭。

經過8 年的艱苦攻關，2016 年6月25 日，我國新一代中型運載火箭長征七號首飛成功。2017 年4 月20日，長征七號成功發射天舟一號貨運飛船。

據長七A 火箭總體主任設計師魏遠明介紹，長征七號火箭是專門為載人航天工程發射貨運飛船而研制的一型火箭，它的發射軌道是近地點200 公里、遠地點400 公里的近地軌道。

而同屬一個系列的長征七號A 火箭則是為了滿足高軌道發射能力而研制的一型火箭，它的發射軌道是近地點200 公里、遠地點36000 公里的地球同步轉移軌道。

“火箭的運載能力有多大，中國航天的舞臺就有多大。長七A 火箭研制成功，意味著中國航天的舞臺從400公里向36000 公里拓展，舞臺更加廣闊?！狈度鹣檎f。

后續，長征七號系列還將根據任務需求研制更大直徑整流罩構型，隨著發動機能力提升成果的應用，進一步優化各模塊方案，提升能力。

加快現役運載火箭更新換代

值得注意的是，現階段我國主力發射高軌道的火箭除了運力不足，還存在著發動機燃料不符合綠色環?；疽蟮膯栴}。

常規火箭發動機使用四氧化二氮、偏二甲肼等劇毒推進劑，吸入蒸汽會對人體產生危害，而液氧/煤油推進劑本身無毒，燃燒后的主要產物為二氧化碳和水。

長七A 火箭與長七火箭同樣采用的是液氧煤油推進劑，還有液氫液氧作為三子級的推進劑，所以長七A 火箭也同樣有“綠色火箭”的稱號。

總體來說，長七A 火箭恰好實現了運載能力與綠色環保的完美結合。據悉，按照我國運載火箭升級換代策略，新一代運載火箭預計將在2025 年前后初步實現對現役運載火箭的更新換代。作為新一代中型運載火箭主力構型，長七A 火箭完成立項研制并投入到主戰場發射，是實現這一戰略舉措的重要支撐。

根據目前的任務安排，長七A 火箭2025 年前任務安排飽滿，將每年執行3～5 次發射任務，為我國航天強國建設提供堅實保障。

充分發揮北緯19 度的天然魅力

翻閱地圖，人們很快能看到西昌衛星發射中心和文昌航天發射場這兩個地方的位置，一個在北緯28 度，一個在北緯19 度。

作為中國第四座航天發射場、中國首個濱海發射基地，文昌航天發射場也是世界上為數不多的低緯度發射場之一，它占地18222畝，約1215萬平方米。

因為地球同步軌道最終要變軌到零傾角，發射場緯度越低就越能借助接近赤道的較大線速度以及慣性帶來的離心現象，使火箭燃料消耗大大減少，變軌到零傾角需要的能量越小。因此緯度越低，就越適合發射地球同步軌道衛星。

文昌航天發射場地理位置優越，除了緯度低，還因為建在海邊，火箭殘骸的落區不會像內陸發射場那樣受限制，可以最大限度降低火箭航區和殘骸落區安全隱患。同時，運輸限制少，可以采用海運方式運輸新型大尺寸航天產品，運輸方式經濟可靠。

長七A 火箭就是專門為發射地球同步軌道衛星設計的火箭，因此文昌航天發射場的優勢不言而喻。

從另一方面來說，近年來，隨著宇航發射任務的高密度節奏，發射場漸漸處于繁忙而擁擠的狀態，在高峰期，甚至會出現3 發火箭同時在場的情景。

長期以來，地球同步軌道衛星的發射只在西昌衛星發射中心進行，隨著長七A 的研制和發射成功，在文昌可快速形成發射能力，對推進高軌衛星組網建設具有重大意義。

發展長七A 火箭在文昌的發射能力，有力推動了我國航天發射場能力布局的優化進程。

探月、發射零傾角衛星展現優勢

長七A 火箭首飛成功，未來可投入到我國高軌衛星主戰場發射任務，包括地球同步轉移軌道、傾斜地球同步軌道、中地球軌道等轉移軌道發射任務，配備上面級可將有效載荷直接送入工作軌道，也可執行零度軌道傾角衛星發射任務以及探月、探火和小行星探測等深空探測任務。

長七A 火箭和長五火箭一樣，可以在文昌航天發射場執行探月任務，其基本原理和發射地球同步轉移軌道衛星基本相同。

主要差異是火箭三級二次點火后的偏航飛行姿態和工作時間有所不同，偏航飛行姿態主要用來調節軌道傾角，三級二次工作時間主要用來調節飛行速度，通過彈道設計迭代，可找到“最優解”。

此外，長七A 火箭在文昌航天發射場執行發射任務，可以充分利用地理緯度低的優勢來發射低軌道傾角衛星。

零度軌道傾角衛星是低軌道傾角衛星中的一種，是指運行在赤道上空、軌道傾角為零度的衛星。發射此類衛星，最節省能量的方法是在赤道上發射。

但由于我國沒有位于赤道附近的發射場，因此，選擇低緯度的文昌航天發射場進行發射，在火箭飛行過程中加偏航改變軌道傾角到零度，是現實可行的最佳方案。

長七A 火箭的基本飛行方案與發射地球同步轉移軌道衛星類似，只需調節火箭三級二次飛行段的偏航程序角和飛行時間，通過彈道設計迭代，找到“最優解”，就能實現零度軌道傾角衛星發射?！?/p>