你知道長徵五號火箭為啥叫「胖五」麼?-虎嗅網

2020-12-06 虎嗅APP



2019年12月27日20點46分左右,我國長徵五號遙三運載火箭在海南文昌發射中心發射升空,並取得成功。本次搭載的是實踐二十號衛星,這是該型號火箭的第三次發射,距離上次發射已經兩年多。


長徵五號遙三火箭升空瞬間


兩年前,長徵五號第二次發射時,一級火箭出現了故障,未能把衛星送入預定軌道。因此,本次長徵五號的「復飛」受到社會各界的廣泛關注。


我國現役最強的運載火箭


長徵五號是一款低溫大型運載火箭,幫助我國實現了從中型到大型火箭的跨越和升級換代。該型火箭近地軌道的運載能力達25噸,作為對比,發射神舟載人飛船的長徵二F火箭的近地軌道運載能力為8.8噸。


正在轉場的長徵五號火箭


我們再來看一下長徵五號的其他參數:地球同步轉移軌道的運載能力為14噸,地月轉移軌道的運載能力為8.2噸,地火轉移軌道的運載能力超過5噸,在世界現役運載火箭中名列前茅,這為我國將來空間站的建設、月球和火星任務都提供了重要保障。


多高?多粗?多重?什麼樣的構型?


長徵五號火箭高57米,重約879噸,地面起飛總推力約1052.4噸。因為火箭的推力大於重力,所以就能加速往上飛了。


長徵五號火箭的構型(模型)


長徵五號由芯一級、芯二級和四個助推器組成,芯級火箭的直徑達5米,四個助推器的直徑均為3.35米。火箭整體看起來比較粗大,因此有「胖五」的暱稱。


長徵五號每個助推器上都有兩臺火箭發動機,芯級火箭也是兩臺發動機,從底部看,共10臺發動機。


冰火兩重天,採用低溫無毒推進劑的「冰箭」


大家是否有注意到,在我國用長徵三號乙火箭發射嫦娥三號和嫦娥四號探測器的時候,在畫面上能夠看到棕紅色的煙霧升起來?這是因為長徵三號乙運載火箭採用的是四氧化二氮和偏二甲肼作為推進劑,其中四氧化二氮為氧化劑,偏二甲肼為還原劑。棕紅色煙霧是由於四氧化二氮洩露出來後,變成二氧化氮的結果。


長徵三號乙運載火箭發射嫦娥四號的情景


採用四氧化二氮和偏二甲肼作為推進劑的優點是能夠在常溫儲存,對技術要求低;缺點是有一定的毒性,費用高,且火箭的「比衝」相對較低。所謂的比衝,可以定性理解為,消耗單位質量的推進劑能夠給火箭帶來多少新增動量,這其實與火箭的噴氣速度成正比。


長徵五號則採用無毒無汙染的液氧、液氫和煤油作為推進劑。具體來說,芯一級和芯二級都採用的是液氧和液氫作為推進劑,四個助推器均採用液氧和煤油作為推進劑。


NASA工程師在向容器中傾倒液氫


我們知道,液氧的沸點是零下183攝氏度,而液氫的沸點更是驚人的零下253攝氏度,僅高於絕對零度20度,是名副其實的「冰箭」。


淡藍色的液氧


處於低溫狀態的液氫和液氧像是難以馴服的怪獸,大型低溫火箭的研發難度是非常高的。當然,氫氧火箭的優點也是非常明顯的,那就是比衝非常高,能夠用更少的火箭燃料把更多的載荷送入太空,無論燃料本身,還是燃燒生成的水蒸氣,都是完全綠色無汙染的。


用途廣泛,想像空間很大


文章開始部分我們也有提到,長徵五號的運載能力很強,分別能夠把25噸、14噸、8.2噸和5噸的載荷送入地球近地軌道、地球同步轉移軌道、地月轉移軌道以及地火轉移軌道。這就為我國將來的空間站建設,大質量通信衛星的發射,月球探測器的發射,火星探測器甚至大型空間望遠鏡的發射奠定了基礎,未來的想像空間很大。


火星車與著陸巡視器外觀設計構型圖


根據官方資料,僅2020年等待長徵五號的發射任務就有:新一代載人飛船的測試;中國火星探測器;嫦娥五號月球探測器。


第一次飛行和第二次飛行


長徵五號的首飛是2016年11月3日,當時也是一波三折。由於飛控計算機出現問題,最後光倒計時就被打斷了三次,當時筆者有幸去發射現場觀摩,記憶深刻。最終,長徵五號順利發射,但其搭載的「上面級」遠徵二號火箭和衛星入軌不是太精確,多虧了遠徵二號火箭的軌道修正,最終把衛星送入了預定軌道。


「上面級」火箭是一種運載工具,是在原有火箭的上面增加相對獨立的一級,功能它類似於「太空擺渡車」。在沒有上面級火箭的情況下,運載火箭先把衛星送入「轉移軌道」,衛星再通過自身動力變軌到達工作軌道。這個過程不僅需要消耗數噸燃料,且往往耗時較長。「上面級」不一定每次都有,視具體發射任務決定。


長徵五號的第二次飛行是2017年7月2日,那次由於芯一級液氫液氧火箭發動機在起飛後不久就出現問題,沒能把衛星送入預定軌道。


海南文昌發射中心的地理優勢是什麼?


海南文昌發射中心位於海南省文昌市龍樓鎮境內,是我國首個濱海發射中心,也是世界上為數不多的低緯度發射場之一。


該發射中心可以發射長徵五號系列火箭和長徵七號運載火箭,主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等太空飛行器的發射任務。


文昌航天發射中心作為低緯度濱海發射場,能夠藉助接近赤道的較大線速度,使火箭燃料消耗減少。據悉,同型號火箭運載能力可提升10%。除此之外,該發射中心還有利於通過海運解決大型火箭的運輸難題,並提高殘骸墜落的安全性。


長徵五號在世界現役火箭中排名第幾?


世界現役的大型運載火箭,從左到右分別是:重型獵鷹、重型德爾塔4、長徵5號、質子M和阿麗亞娜5火箭


放眼世界,頭把交椅非SpaceX公司的重型獵鷹火箭莫屬,其近地軌道的運載能力可達63噸以上;其次是美國聯合發射聯盟的重型德爾塔4火箭,近地軌道運載能力為28.7噸;然後是長徵五號火箭,近地軌道運載能力25噸,接著是俄羅斯的質子M火箭,近地軌道運載能力23噸。最後是歐空局的阿麗亞娜5火箭,近地軌道運載能力為21噸。


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  • 為啥長徵五號是「大火箭」?
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  • 長徵五號遙二火箭點火發射升空!
    「胖五」究竟有多厲害?此次發射,也是長徵五號火箭的第二次發射任務。長徵五號火箭是我國迄今為止研製出的體型最大,發射能力最大的運載火箭,因其體格粗壯,長徵五號被關心航天的人們暱稱為「胖五」。作為運載火箭的「重中之重」,大塊頭「胖五」究竟有多厲害?這次發射有何看點?
  • 發射高軌大衛星、發射載人飛船試驗船、發射深空探測器——「胖五」:長徵火箭家族的實力擔當
    姜哲 科技日報記者 付毅飛2020年7月23日,由中國航天科技集團一院抓總研製的長徵五號遙四運載火箭從海南文昌航天發射場發射升空,成功將我國首個火星探測器送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。這意味著被暱稱為「胖五」的長徵五號運載火箭掌握了新的「絕技」。至此,「胖五」已經先後執行過發射高軌大衛星、發射載人飛船試驗船以及發射深空探測器三類任務。
  • 「胖五」發射嫦娥五號為何要選在凌晨?
    經過綜合考慮,長徵五號遙五火箭在凌晨發射最有利於奔月軌道的設計,可以滿足各種約束條件。二是減少太陽活動對於嫦娥五號的影響。長徵五號火箭飛向宇宙的時候,正好是地球把太陽光直接遮蔽住,避免有過多太陽輻射對嫦娥五號探測器產生影響。錢航稱,太陽活動對於嫦娥五號探測器來說是非常複雜和麻煩的,特別是爆發的太陽風會干擾電子信號傳播,影響地面科研人員對嫦娥五號探測器的操控。
  • 長徵五號火箭90%重量是燃料,放空燃料扔進水裡能漂起來嗎?
    在海南,在文昌,11月24日凌晨,嫦娥五號探測器坐上了「胖五」——長徵五號火箭,一起飛上天空,向月亮飛去。之所以諢號「胖五」,大家都知道長徵五號真的是太大了,就像下圖一樣,5米直徑抱都抱不住,接近60米高度比15層樓還高。不過據說這麼大的火箭,90%的重量都是燃料。
  • 我國的「胖五」長徵五號,放在世界上來看屬於什麼水平?
    長徵五號系列運載火箭,又稱「大火箭」「胖五」,是中國為滿足航天發展需要長徵五號是中國運載能力最大的火箭,在世界上也是處於領先水平的運載火箭,全球能造同類型火箭的只有三個國家。不過有人不服氣了,說印度的一箭104星也很強大,打破了世界航天紀錄,是人類歷史上單次發射衛星數量最多的記錄,不過技術程度可完全不是一個級別的,光是重量,胖五就甩它幾條街。
  • 我國的「胖五」長徵五號,放在世界上來看屬於什麼水平?
    直到2016年11月3日,中國長徵五號成功發射,標誌著中國在載人航天事業的道路上取得新一步的發展,也將自身的航天水平拉到了世界先進水平。長徵五號系列運載火箭,又稱「大火箭」「胖五」,是中國為滿足航天發展需要 ,彌補中外差距 ,自行研製的大型捆綁式運載火箭,2006年立項,2016年首次發射成功,2020年,託舉著中國首次火星探測任務「天問一號」探測器,在文昌航天發射場點火升空。
  • 胖五微課堂:為什麼「探火」任務非「胖五」莫屬
    今天上午,長徵五號遙四運載火箭在中國文昌航天發射場完成技術區總裝測試工作後,垂直轉運至發射區,計劃於7月下旬到8月上旬擇機實施中國首次火星探測任務「天問一號」。「胖五」再出徵 備受矚目 萬眾期待有一句話叫做「運載火箭的能力有多大,中國航天的舞臺就有多大」。
  • 「胖五」熬過墜毀、故障的至暗時刻,才換回如今嫦娥五號的成功
    那麼長徵五號為什麼被叫「胖五」呢?由於外形上比小夥伴們肥碩得多,於是不少網友就親切地稱他「胖五」。以前由於我國的火箭發射場都處於內陸地區,火箭從生產廠房向發射基地轉運時必須通過鐵路來運輸,受鐵路限界的限制,以往長徵火箭的芯級直徑都不大於3.35米。不過海南文昌發射基地因其處於海濱,火箭可以通過輪船運輸,可以擺脫鐵路的限制發射直徑更大的火箭,如此一來,「胖五」碩大的體型也完全可以克服。