2020年中國航天好事不斷、大事連連。這不,大家還都沉浸在嫦娥五號前腳順利著陸的喜悅中,長徵八號後腳就要進行首飛。那麼長徵八號首飛,又有哪些精彩看點呢?
可愛的嫦五回收器
長八與胖五對比這裡要簡單介紹一下長徵八號的身材,它跟胖五不一樣,身材苗條,體型勻稱。我們來看下數據對比:長徵八號身高50.34米,直徑3.35米,質量約為356.6噸,級數2.5級;而胖五呢,身高56.97米,直徑5米,質量約為851.8噸(滿燃料無載荷時質量為867噸),級數2級。這樣一對比,胖五是又胖又高,長八是又瘦又矮。果然,上帝是公平的。
胖五
胖五是我國現役起飛質量最大、芯級直徑最粗、運載能力最強的火箭。當然,在長徵九號正式服役之前,胖五將一直保持。與胖五定位不同,長徵八號是我國首款國家立項的商業運載火箭,大家注意這個定位,與之前的「穀神星一號」有所區別,穀神星一號那次發射是我國民營航天公司首次成功發射衛星入軌太陽同步軌道,是民營商用。
長徵八號
還要對比下運力,這裡引入幾個概念:SSO太陽同步軌道,LEO近地軌道,GTO地球同步轉移軌道,經過加速後可達地球靜止軌道GEO。胖五到SSO(700km)有效載荷為15噸,到GTO的有效載荷為14.4噸。長八到SSO(700km)的有效載荷為4.5噸,到LEO的有效載荷為7.6噸,到GTO的有效載荷為2.5噸。對比運力,長八相形見絀,但它的亮點不是運載能力,而是可回收復用。
獵鷹1號為可部分重複使用的發射系統,獵鷹5號也是不完全回收的火箭,獵鷹9號則是世界上第一個完全回收的火箭。與獵鷹對比,長徵八號首飛版本,大概率不會嘗試可回收復用,而在後期將實現芯一級、助推器的整體垂直回收與重複使用,將是中國首個實現一級回收的火箭。
長徵八號芯級是基於長徵七號運載火箭和長徵三號甲系列設計的,用的都是核心,長七和長三甲的優秀部分都用在了長八上面,缺點則被摒棄。火箭一子級狀態與長徵七號火箭芯一級基本一致,採用2臺YF-100液氧煤油發動機。火箭二子級狀態與長徵三號甲系列火箭芯三級基本一致,直徑3米,採用YF-75液氫液氧發動機(雙機)。同時火箭將捆綁2米直徑兩段式120噸級固體助推器,從而形成的兩級半火箭。
長八用於滿足未來中低軌高密度發射任務需求與中高軌商業發射市場的需求,填補了我國運載火箭太陽同步軌道3噸到4.5噸運載能力的空白,也是一個萬金油火箭。因為長五和長七的發射成本較高,難以適應大規模商用。而長2和長4、長6、長11等火箭,也存在著一些先天不足,難以在太陽同步軌道指定載荷等任務中扛起重任。這時候,長八的橫空出世,為長徵系列火箭家族的發展壯大以及完整性做出了重大貢獻,更增強了國際競爭力。
我國運載火箭對比
亮點除了上述,還有模塊化生產,可以快速組裝,適應多種不同任務需求。此外,長八有著系列化、組合化、通用化的設計思路,具有發射成本適中、發射周期短等特點。用數據說話可能大家更易於理解:長徵八號從籤約到出廠用時僅需12個月,初期量產速度即可達年產12枚,中後期年產可突破20枚,大批量生產對降低成本的效用非常明顯,同時發射周期也僅需10天。此外還有一大亮點,與使用有毒肼基燃料的長徵二號和長徵三號不同,長徵八號採用液氧/液氫和煤油燃料,發射後產生的二氧化碳和水等不會對環境造成汙染。
模塊化生產
為什麼要發展可回收復用火箭我們知道,馬斯克作為商業奇才、科學狂人,完全顛覆了我們的思維。他的厲害之處就在於若干年前他吹的牛,一個個地都實現了,讓那些曾質疑他的人被打臉。而獵鷹系列火箭,可回收重複使用,發射成本低廉,直接強勢顛覆了整個國際商業航天發射市場。
馬斯克
其中,包括中國航天獲得的部分國外訂單,也被SpaceX搶去,而美國德爾塔火箭家族被競爭得只剩下德爾塔-4型,幾乎只剩半口氣在。而發展可回收復用火箭,也成了全球各大航天公司的共識。
今年9月4日,我國成功發射可重複使用太空飛行器,這次天地往返測試取得圓滿成功,可看作是長徵八號的一次提前練兵,雖然一個是類似美國X-37B的空天飛機類型,另一個是運載火箭,但其中也有一些相通的地方。
美國x-37B
我們都知道,火箭發射成本是很貴的,早前嘲笑馬斯克「星鏈計劃」時,用的最多的理由就是代價高昂,用燒錢也不誇張。拿我國最具性價比的快舟一號甲火箭為例,其發射成本約為每公斤1萬美元,按照有效載荷的有效質量動輒上噸來講,算不上便宜。而可回收復用運載火箭,則能大大降低發射成本,只有完成這樣的技術性跨越,才能在根本上提升中國的商業航天競爭力。
快舟一號甲運載火箭
總結我國目前仍能在國際商業航天領域佔據一席之地,主要原因是穩定性好、發射成功率高,但隨著獵鷹可回收復用技術的進一步發展與成熟,可以預見市場將被進一步壓縮與搶佔。因此,大力發展可回收復用火箭是很有必要的,有利於我國航空航天事業的可持續健康發展。居安思危,深謀遠慮,運籌帷幄之中,才能決勝千裡之外。
長徵八號首飛意義重大,中國火箭家族再添新丁。首飛必將取得圓滿成功,讓我們一起拭目以待吧!
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