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长征五号发射失利,但这并不是抹黑中国航天的借口

雷峰网  · 公众号  · 科技媒体  · 2017-07-04 14:48

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7 月 2 日 19 时 23 分,中国在文昌航天发射场组织实施长征 5 号遥二火箭飞行任务,火箭飞行出现异常,发射任务失利。目前,相关单位正在对故障原因进行调查分析。虽然在此前不久,长征 5 号已经有过一次失利,但这并不是可以抹黑中国航天的借口。

正如失败是成功之母,发现问题——解决问题——然后实现螺旋式提升是事物发展的一般规律。即便是美国和苏联 / 俄罗斯这样的老牌航天大国也难逃发射失败的意外。更何况长征 5 号火箭是一款新产品,使用了不少新技术,这又给长征 5 号的发射增加了不确定性。

长征 5 号在技术上有诸多创新

在很长一段时间,长征 3 号系列火箭是中国发射各类卫星的主力。进入新世纪,中国也开始着手研发自己的大型运载火箭。在 2006 年,中国启动了长征五号运载火箭项目,而且还制定了 “一个系列、两种发动机、三个模块” 发展思路。

所谓 “一个系列、两种发动机、三个模块” 具体指的是:

  • “三个模块” 是指使用液氧 / 液氢的 5 米直径模块,使用液氧 / 煤油的 3.35 米直径模块、2.25 米直径模块。

  • “两种发动机” 是指新研制的地面推力 50 吨 YF-77 氢氧发动机和地面推力 120 吨 YF-100 液氧 / 煤油发动机。

  • 在三个模块基础上第一步组合制造出 5 米直径芯级的大型运载火箭,再进一步组合制造出 3.35 米直径芯级的中型运载火箭和小型运载火箭,最终形成近地轨道运力覆盖 1.5-25 吨,地球同步转移轨道运力覆盖 1.5-14 吨的 “一个系列”。

长征 5 号则是 “一个系列、两种发动机、三个模块” 发展思路的产物。就性能而言,除了美国的德尔塔 4 号重型运载火箭之外,无论是将来的日本 H3 还是欧盟的阿里亚娜 6,还是现役俄罗斯的安加拉 5 运载火箭和美国宇宙神 5 号运载火箭,在长征 5 号系列运载火箭面前大多稍逊一筹。

而长征 5 号能有这个技术水准,除了后发优势之外,很大程度上得益于使用了大量新技术。

首先是动力强。 长征 5 号火箭芯一级上的 50 吨 YF-77 氢氧发动机在国际同类发动机中处于先进水平,具有运载效率高(比冲最高能够达到 465 秒,比现有常规燃料发动机性能提高约 50%)、推力大等特点。4 台助推器上的 120 吨 YF-100 液氧 / 煤油发动机是中国单台推力最大、技术最先进、应用前途最广泛的新型动力装置,该项技术的突破使中国成为世界第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机技术的国家。

更关键的是,相对于以往一些发动机剧毒燃料,这些发动机的燃料均无毒无污染,像液氢和液氧的燃烧产物为洁净度达 99.99% 的纯净水,具有绿色环保、零碳排放等优点,长征 5 号运载火箭也因此被誉为 “绿色火箭”。

其次是块头大。 长征 5 号全长 56.97 米,火箭直径 5 米,助推器直径 3.35 米,起飞重量为 867 吨。相对于以往的火箭,长征 5 号是中国首次采用 5 米直径的箭体结构,更粗的箭体结构可以容纳更多的推进剂,不仅可以减少火箭的级数,从而减少火箭的分离次数,提高火箭的可靠性,还可以产生更大推力。

加上之前提到的 YF-77 氢氧发动机和 YF-100 液氧 / 煤油发动机出色的性能,长征 5 号的起飞推力超过一千吨,近地轨道运载能力 25 吨,地球同步转移轨道运载能力 14 吨,相比之下,长征 2F 的重量为 464 吨,近地轨道运载能力为 8.4 吨,长征 5 号比长征 2F 的运载能力提升了 2.5 倍以上。

最后是创新多。 相对于以往的长征系列火箭,长征 5 号是一款全新的火箭。长征 5 号上搭载了 1000 多台设备,10 万多只电子设备,如果把仪器的电缆单根连起来总长超过 100 公里,在研制过程中,一共攻克了 12 项重大关键技术,取得了 247 项关键技术创新,其中还不乏颇具难度的创新——本次长五遥二火箭发射升空后,将把实践十八号卫星送入指定轨道。

卫星在轨运行期间将验证东方红五号新一代大型卫星平台关键技术,并开展 Q/V 频段通信等多项新技术在轨验证工作。然而,任务通信控制设备和火箭自身的通信控制设备是可能发生矛盾的,要解决这个矛盾是一个不小的难关。

新技术会带来更好的性能的同时,在成熟度方面有所欠缺,这也就为长征 5 号火箭的发射带来了不确定因素。

美国和苏联 / 俄罗斯也无法避免失败

其实,航天事故并非罕见,在这方面,即便是美国和苏联 / 俄罗斯这样的老牌航天强国也不例外。从阿波罗 1 号失事至今,已经发生了不少严重的事故,更有 2 位数的美国航天员为了航天事业而献身。

1957 年,先锋 TV3 火箭爆炸在发射两秒后,因失去推力而回落到发射台,发生强烈的爆炸。

1967 年,在一次测试中,美国阿波罗 1 号指令舱突然发生大火,产生的热空气令舱盖紧闭,三名宇航员因无法逃离,而在大火中丧生。

1970 年,阿波罗 13 号发生服务舱液氧贮箱中加热系统过载而产生电弧放电作用,最终引发氧气爆炸。虽然登月失败了,但三位宇航员却依靠救生设备奇迹般的死里逃生。







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