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大国重器,长征五号的成功意味着太多……

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太空精酿,【啤博士】成员/航天汪一只

一句话概括:长征五号对得起四个字——大国重器!

长征系列火箭可以用几个字最简单描述:中国航天的运载工具

它们相当于行人的自行车,司机的汽车,船长的轮船,飞行员的飞机,对于中国航天的意义不言而喻

目前中国的长征火箭家族大概包括如下成员,

长征一号开天辟地,奠定从 0 到 1 的基础

长征二号中流砥柱,主打载人航天工程

长征三号开辟了中高轨(>2000km)远地空间

长征四号主打太阳同步轨道任务

长征六号短小精悍,首次试验液氧煤油,为未来商业航天打足基础

长征七号更新换代,首试文昌,中国航天进入升级时代

长征十一固体火箭,机动应急战备,关键时刻杀手锏

从 2015 年起,中国航天进入井喷状态,在长征火箭这方面则是长征六号、十一号、七号三个型号同时首飞成功,这在世界航天史上也是奇迹。

但与此同时,中国目前进入航天科技突破的瓶颈阶段,未来的重型任务:登月、探测火星、建立空间站、高中低轨重型载荷(大型望远镜、大型卫星平台)、大型深空探测,无一不需要至少 20 吨以上级别的运力,但目前这个家族目前最高低轨有效运力在 14 吨级别(长征七号),还缺少一个真正能扛起大梁的大哥。

而长征五号这个时候横空出世,则完美扛起了未来中国航天 20-30 年的重任,足够完成这个阶段内的中国航天发展目标的所需载荷发射任务,也为未来直逼世界顶级火箭的长征九号研发(超重型火箭)创造了宝贵的经验与发展空间。它的技术之先进、本次发射所带有效载荷对中国运载火箭发展意义之重大,我认为体现在至少九个方面:

1. 极大增加我国航天运力,航天发展平台将被极大提升

长征五号是一枚重量最高可达 880 吨的大型火箭,推力高达 1000 万牛顿(1000 吨)以上,比起长征七号,将有效运力理论上扩展了至少 10 吨(从 14 吨到 25 吨),不亚于其他国家的任何一个现役火箭,它足够符合中国目前和未来 20 年规划的航天任务有效载荷需求。

巧妇难为无米之炊,对于航天而言,则是明显的运力决定了很多任务的可能性。中国在近几年来几大航天工程:载人航天、空间站建设、嫦娥探月、北斗组网、高分专项和各种科学应用卫星(墨子悟空等),已经将现有长征家族利用到极致,在 2016 年中国航天发射总数占到了世界的 25%,和美国、俄罗斯达到同一水平。

(红色部分为中国,蓝色为美国,红棕色为俄罗斯)

而在长征五号服役之后,意味着压制着许久的重型载荷任务将会井喷式爆发(比如压抑许久的中国重型通信卫星平台),尤其是空间站的建设;或者运力不再是瓶颈,能允许更多项目有更大的设计空间,相当于中国航天整体进入一个新的发展平台。

2. 大型壳体首次使用,模块化设计紧跟潮流

对比以往的长征系列火箭,长征五号骤然长成了一个高大威猛的壮汉:高达 57 米,芯级直径首次达到 5 米,第一级外还捆绑了 4 个 3.35 米的助推器。曾经 3.35 米是中国长征火箭尺寸的极限,也是陆地运输的极限(火车货运和隧道)。文昌投入使用使得海运成为可能,也见证了中国首次大型火箭壳体投入使用。

此外,长征五号也实现了大型火箭的模块化组装,一级火箭捆绑四个助推器,共计携带十个发动机,可按照需要组合;第二级、上面级也可按照需求变化。这意味着这型火箭从设计伊始就考虑到了各种任务需求进行变化,目前已公布的组合方案就有六种,也将形成一个子家族,这种模块化设计理念,必将拥有极强的生命力。

3. YF77 和 YF100 发动机的完美融合

制约中国很多工业领域发展的永远是心脏这一环节:汽车的发动机,轮船的发动机,飞机的发动机。到了航天领域依然如此,中国火箭发动机依然落后许多,但还是要一步一步走,长征五号的首飞,标志着中国未来两大主力发动机正式投入使用:

YF-77 是主芯级发动机,历经 15 年研制,实现了我国氢氧发动机推力(真空)由 8 吨到 70 吨的跨越。虽然依然是现役主流重型火箭中推力最小的同类发动机,但意义非凡,中国航天的可怕之处就在于进步速度让人震惊。

YF-100 液氧煤油发动机,是目前中国现役最强的同类发动机,推力达到 120 吨,可重复使用,经过长征七号和五号检验,未来也将扛起中国航天的重担。

我们依然任重而道远,在发动机研制的路上还要继续向前赶,但今天的成就已然让人感动。

4. 远征二号上面级首次使用

本次的发射任务,有个准“载荷”是远征二号上面级,也是它首次使用,它又号称航天任务的“摆渡车”:当火箭成功入轨之后,可以连续多次启动,帮助有效载荷实现复杂机动入轨,也为未来一次性发射大型多星任务提供了可能。在航天领域,一箭 N 星并不稀奇,因为重量仅几十克的皮卫星也叫卫星,但如果一次性发射多个大质量卫星进入不同轨道则非常复杂,对上面级的要求极高。

远征二号实现了中国航天上面级的重大突破,首次的双发动机设计也让它拥有了极强的机动变轨能力,帮助有效载荷进行更多机动。

5. 大框架发动机喷管 / 壳体焊接制作技术突破

著名的国产纪录片《大国工匠》第一集就讲述了为火箭发动机和大型壳体做焊接的大国工匠高凤林工程师,而事实上他当时展示的便是长征五号的焊接工作。如今,曾经被国外同行嘲笑的中国五米壳体和大型发动机喷管都随着长征五号发射成功被验证技术完全成熟,恐怕也是高凤林工程师这种航天人最大的自豪吧,致敬!有了五米壳体,便足以支撑起世界现役几乎最强火箭,未来的扩展空间我们持续期待中。再次向航天的大国工匠们致敬!

6. 世界级顶级火箭发射场地位成功检验

人类最重大的航天任务提到最多的总是两个发射场:苏联(哈萨克斯坦)拜科努尔和美国肯尼迪空间中心,而后者则是航天飞机、空间站、阿波罗登月等一些列辉煌任务的所在地。而这次文昌完成长征五号发射任务,则标志着文昌已经具备了中国的“肯尼迪航天中心”一切必备条件:文昌靠海(方便海运、适合大规模火箭降落物安全),纬度较低(比高纬度的酒泉能节省至少 10% 燃料,纬度优势甚至超过肯尼迪中心),硬件条件完备(此次长征五号竖直转移技术仅次于美国世界第二)。在未来,中国的空间站建设、探月工程、深空探测工程都将从这里出发,而文昌,也将成为中国航天的绝对中心。

7. 庞大的火箭生产体系建立

长征五号的生产与组装都在天津的滨海新区完成(天津航天长征火箭制造有限公司),这里也将成为中国未来的火箭生产体系的灵魂。经过了近十年的投资与运营,目前是五米大壳体火箭的生产基地。不敢瞎说产量如何,但就像海军各系列舰艇下饺子、空军各类飞机放风筝一般,未来这里的火箭也会像放烟花一样频繁。总体而言,中国一个庞大、系统的火箭生产体系已经基本建立起来。正如光买得起武器没有制造弹药能力永远不能叫做军事强国,航天亦是如此。

8. 神秘的实践十七号

本次长征五号可谓身兼数职,新发动机、新火箭、新摆渡最上级,而另一个重要功能便是发射实践十七号直接进入地球静止轨道。据新闻报道,这极有可能是中国首次测试电推进卫星,电推进是未来卫星必备的核心技术,号称人类航天十大未来科技之一,可以极大延长卫星寿命、大大降低卫星质量、提升有效载荷比重。实践十七号,具体功能可能、或许、应该、也许像官方说的那样,只做科学应用吧(家里水表已拆,谢谢)。

9. 世界最年轻的航天人队伍

列几个好玩的数据:

NASA 最辉煌时期(阿波罗 11 号登月)员工平均年龄:28

苏联最辉煌时期(加加林进入太空)员工平均年龄:

美国宇航局(NASA)全体员工目前平均年龄:47 岁

俄罗斯宇航局(Roscosmos)员工目前平均年龄:46 岁

欧洲空间技术研究局(ESA)员工目前平均年龄:45 岁

(竟然正好只差一岁……)

中国航天科技集团平均年龄:30 岁

天津航天长征火箭制造有限公司员工平均年龄:27 岁

2003 年:备着速效救心丸的航天发射现场专家

昨天(2016 年 11 月 3 日):一群抢镜卖萌的航天汪们

中国航天人,我们才刚开始成长……

这个世界,资源从来都是有限的,而情怀永远都是需要付出实践才能成真,我们纵然喊上一万句目标是星辰大海,都比不过从眼前的这一步走起。没有铁骑,蒙古怎么可能建立地跨万里的帝国;没有战舰,英国怎么可能击溃西班牙无敌舰队制霸海洋;没有五月花号,那一船异教徒怎么可能在大陆另一端建立今日的辉煌。

人类的思想有延伸的本能,可是身体的延伸却成为了思想拓展最大的限制。

中国人很早便有大禹治水、精卫填海、嫦娥奔月,流传了几千年,但传说和童话并不能改变 100 多年来落后挨打的局面,中国人真的是被打怕了,终于开始静下心来务实。那三峡困住的才是自家的水,南海造出的才是自家的岛,飞到天上的才是自家的嫦娥,就是这个道理。中华民族曾经错过了陆地、海洋与天空,但现在我们有航母下水,有歼 20 首飞,有长征、天宫护航。

所谓大国重器,不过如此。

人类经过了几个时代的飞跃,目前正踏在太空时代的起点上,如今我们终于有机会抓住这个千载难逢的机会反超,而长征五号的地位就是这航天发展中里程碑一样的意义。

再次向最可爱的中国航天人致敬!

致敬!

致敬!


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