就在幾天前，我國在西昌衛星發射中心發射的一枚長征三號乙運載火箭發射失利。這一定使很多人感到一些疑惑，
因為在我們的印象中，中國航天，從無敗績。
其實縱觀我國的航空航天事業發展道路，是十分值得我們驕傲的。從一窮二白到“胖五”飛天，從載人航天到“嫦娥”探月，這一路走來，中國航天人獲得了無數的成就與讚譽。但是，在一次次成功背後，同樣有著失敗的教訓。這裡也許會有人提出疑問——一次成功的火箭發射究竟有多難？接下來，且聽我慢慢道來。
難點一：火箭的製造技術
一枚技術成熟，製造精良，結構可靠的火箭是成功發射的基石。以前蘇聯N-1火箭為例，其進行了四次發射任務，無一例外，全部失敗。原因何在？除了蘇聯方面為了加快研發進度不惜放棄地面測試外（由於資金缺乏，甚至出廠測試都未嚴格進行），N-1火箭本身的結構問題就十分嚴重，其三十臺火箭發動機並聯的複雜結構設計導致為發動機輸送推進劑的管道設計也十分複雜，而這種脆弱的結構設計也是導致N-1火箭數次發射失敗的罪魁禍首。
N-1運載火箭
反觀美國土星五號運載火箭，其是在人類歷史上使用過的最高、最重、運載能力最強的運載火箭，從1967年至1973年共進行了13次發射任務，但是從來就沒有過損失有效載荷的主要事故發生(阿波羅6號和阿波羅13號曾出現過推進器失靈的問題，但箭載電腦都能夠通過延長剩餘推進器燃燒時間的辦法以保持飛行)。
土星五號
為何土星五號運載火箭發射成功率這麼高？究其原因，首先是發動機技術成熟，其第一級採用五臺並聯的F-1火箭發動機（單臺推力680噸），這款火箭發動機是在美國航宇局和馬歇爾太空飛行中心領導下於1958-1967年由洛克達因公司研製和生產的。其最早的研製時間可以上溯到1955年美國空軍提出的445噸推力發動機計劃。
洛克達因公司與F-1發動機
第二級和第三級所採用的J-2氫氧火箭發動機推力為100噸，並專門對它們高空性能進行了優化，在那個年代算是神器般的存在。同時，土星五號在結構減重上設計的很好，第二級，第三級都使用了共底儲箱（通過縮短箭體長度省去一層燃料罐底來減少箭體的整體重量。讓兩個溫度差在80攝氏度的液體僅通過一層罐子底隔開）。
▲共底儲箱結構示意圖
高精尖的複合材料和合金材料是提高火箭結構性能的重要因素，而如何獲得和加工這些材料，就成了火箭製造路上的第一道難關，但是各國的火箭結構材料，其配方及工藝是嚴格保密的，即便用現成的材料去逆向研發，也必須經過成百上千次的試驗和分析，才有可能摸索出正確的元素種類和配比。
世界運載火箭排名
而火箭發動機作為火箭的心臟，它的結構材料對性能的要求更是十分嚴格，發動機高壓穩定、高效冷卻、穩定燃燒等亦是製造難題。發動機推進劑的研發也是最大的難點之一，無論是固體還是液體發動機，如何大量、穩定、安全的獲得高性能燃料本身就需數十年的技術積累。不同種類的推進劑，其燃燒效率、能量密度可謂天壤之別，而我國也在近年才掌握液氫/液氧製造技術。
J-2氫氧火箭發動機
難點二：天氣與發射地點的選擇
運載火箭對發射地點與天氣的要求是十分苛刻的，不然我國為何只建有四個衛星發射中心（酒泉衛星發射中心，西昌衛星發射中心，太原衛星發射中心以及文昌衛星發射中心）？學過中學物理的都知道，運載火箭發射地點緯度越低，即越接近赤道，那麼火箭發射就越節省燃料，進而可以有效的節約成本，簡單來說一句話：緯度越低，發射越省錢。
但是緯度低只是條件之一，運載火箭發射地點的選址還要要求氣候乾燥，降水量要少，晴朗天氣要多，能見度要高，並且地形要足夠的平坦，交通便利，此外人口還要稀少。同時，天氣狀況的好壞會直接影響地面對運載火箭的測量與控制，因此要儘量避免測控設備受到天氣的影響及危害。
酒泉衛星發射中心
針對天氣狀況，NASA的標準是：發射期間不能有降水; 東北方向的風速不超過21英里/小時，從其他方向的風速不超過39英里/小時; 溫度低於48華氏度(約8.8攝氏度)將迫使發射推遲，因為寒冷的天氣會導致火箭上積冰或在某些設備上造成問題(1986年挑戰者航天飛機爆炸造成7名機組人員死亡，因為火箭的橡膠圈溫度太低了); 雲層的高度不能低於6000英尺(約1828.8米)。NASA甚至有應對不同雲層的發射程序。
難點三：準備工作
運載火箭本身就是一個工程奇蹟，而發射運載火箭更是被稱為“刀尖上的舞蹈”，複雜的運載火箭中任何一個部分出現故障都會威脅到整個火箭的安全，甚至直接導致發射任務的失敗，例如，不正確的加油程序可能會產生意外的揮發性反應，從而發生意外燃燒(正如2016年Space X發生的那樣)；錯誤的支柱設置導致氦氣罐在 2015年的飛行中爆炸。
Space X
當前世界的主流運載火箭多采用低溫推進劑，這樣的火箭比較難“伺候”（火箭低溫推進劑常溫下為氣體，必須在深冷或高壓條件下才能液化，並貯存在用特殊材料製成密閉優良的專用容器中，容器帶有可靠的保溫絕熱措施。其不宜長期存貯，在一般環境條件下常處於沸騰狀態，並有少量損失，因此一般在火箭發射前臨時加註）。它們大多在發射前一兩天進行加註，一旦發射推遲，發射任務不僅要因低溫推進劑的加註、洩出、再循環操作中的推進劑損耗，以及相關操作而增加任務的成本，更要承受延遲發射所帶來的技術風險。
火箭燃料加註
目前各國火箭進場後的準備發射週期普遍在1個月左右，期間要對火箭、載荷以及配套設施進行大量的測試工作，一旦出現問題就要立馬解決。同時，還需要加強發射場、火箭飛行軌跡區域的天氣監測和提前預報，以及發射場區和落區的安保和疏散，以確保火箭能夠準時發射。
聯盟號運載火箭
難點四：鉅額研發資金
運載火箭是非常燒錢的，要想執行一次成功的發射任務，鉅額的資金投入是必不可少的，如果沒有足夠的資金支持，必然會得到與上文提到的N-1火箭一樣的下場。那麼到底需要多少資金呢？我還是以美國土星五號運載火箭為例，土星五號的研發費用在1960年代是65億美元。每一次的發射的費用為2億美元（相當於現在的15億美元），這足夠把嫦娥二號發射15次。
阿波羅計劃中的土星五號火箭
土星五號的一級火箭發動機裝載了2160噸液氧煤油，發動機標準工作時間為165秒，這意味著土星五號第一級平均每一秒燃燒了13.1噸燃料。由於汽油和煤油能量和熱值比較接近，以一輛百公里油耗為10升的小汽車為例。土星五號火箭1秒鐘消耗的燃料足夠讓一輛小汽車行駛17.95萬公里，大概夠繞地球赤道4圈半。
土星五號第一級
土星五號第二級
總結來說
火箭發射是不允許出現任何差錯的工作，需要在高度科學的管理下，由大量的成熟科研人才、技能人才，將近萬個成功的產品或技術，經過無數次仿真、計算、試驗和失敗的積累，才能為成功鋪平道路。
一次成功的火箭發射任務需要無數部門的通力配合。而火箭作為一種高度精細化、集成化的產物，如何把各個部分有效的結合在一起，使其協調有序，互相冗餘，本身就是一門學問。只有國家大力扶持航天事業的發展，積極培養高技術水平的航空航天人才，才能使中國航天進入發展的快車道。
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