「胖5」為何這麼牛?兩個外號洩露天機,徵服星辰大海離不開它

2020-12-02 騰訊網

12月27日20時45分,長徵5號遙三火箭在文昌航天發射場開啟了飛天之旅。經過2000多秒的飛行後,實踐二十號衛星進入預定軌道。至此長徵5號的第三次發射試驗取得了圓滿成功,長徵系列運載火箭又增加一員可靠的"悍將"!那麼長徵5號究竟憑藉什麼成為了萬眾矚目的焦點呢?

眾所周知,我國已有的長徵一、二、三、四系列火箭在幾十年的使用中已經十分成熟,在近年的高頻率發射中表現依然不錯,但是這些老運載火箭的潛力已經被深挖殆盡。在設計之初老長徵們因為鐵路運輸的限制,最大直徑只能做到3.35米。而且老一代的長徵運載火箭都和東風系列彈道飛彈有千絲萬縷的聯繫,使用的液體燃料雖然推力夠大,但都是不折不扣的劇毒燃料,對自然環境和人員健康都會造成巨大危害。

要想太空事業發展得更好、更長遠,就必須研製下一代運載火箭。毫無疑問,長徵5號就是新一代運載火箭的代表。如果說以前研製的長徵系列運載火箭解決了有無問題,那長徵5號就是要實現質的飛躍。長徵5號的亮點其實從它"冰箭"、"胖五"兩個外號就可看出端倪。

"冰箭"的得名和長徵5號使用的液體燃料有關。長徵5號是2006年立項研製的大型低溫液體捆綁式運載火箭,而芯級使用的YF77氫氧發動機早在2001年就已經立項,這是因為氫氧發動機對我國來說是新事物,研製難度更大。與以往的劇毒推進劑相比,單位質量的液氫和液氧反應釋放的能量依然很高,而且氫氧反應之後的產物是水,對環境沒有什麼影響。但對我國航天產業來說這是一項全新的挑戰,因為液氫的沸點只有-252.78℃,液氧的沸點為-183℃。為了讓推進劑穩定的存放在燃料罐,長徵5號使用了真空絕緣材料製造的外殼。

"胖五"是長徵5號的另一外號,由於長徵5號的芯級直徑擴大到5米,所以與其他細長苗條的長徵火箭相比略顯粗壯。5米對長徵5號乃至中國航天計劃來說都是一個關鍵的數據,我國新一代載人飛船最大直徑4.5米、天和號空間站核心艙最大直徑4.2米、新一代東方紅5系列超大型衛星平臺重量更是達到了10噸(幾乎是上一代東方紅四號衛星平臺的兩倍)。要想將新一代太空飛行器送入預定軌道就必要打破3.35米這個限制。

當時出於保密需要,我國的酒泉、西昌、太原航天發射中心都部署於內陸地區,火箭要運輸到發射場就只能坐火車,在這種條件限制下火箭直徑3.35米就是不可逾越的界限。但文昌衛星發射中心的建成使火箭可以坐船前往發射場,對船隻而言運送直徑5米的貨物就沒有太多的限制,為此我國專門建造了遠望21、22兩艘火箭運輸船。

在新一代氫氧發動機和大直徑運載火箭需求的催化下,長徵5號成了今天的模樣,直徑5米、全長57米,起飛推力超過1000噸,一舉成為我國目前體形最大的運載火箭。但這一紀錄估計很快就會被打破,因為長徵5號可以靈活搭配直徑5米的火箭芯級模塊、直徑3.35米的火箭助推級模塊和直徑2.25米的火箭助推模塊,只要任務需要就可以迅速組合起體積更大、推力更強的火箭。相信在未來幾年,長徵5號一定能推動我國航天事業飛得更高更遠!

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