長征5號承前啟後,火星探測、嫦娥奔月、載人飛船箭在弦上

長征“胖五”成功發射實驗20號衛星,舉國歡欣鼓舞。長征五號運載火箭是一枚全新研製的火箭,核心技術具有完全自主知識產權。全箭採用了247項核心關鍵新技術,新技術比例幾乎達到100%。它將對我國航天事業具有什麼重大意義並肩負著重要使命!

長征5號承前啟後,火星探測、嫦娥奔月、載人飛船箭在弦上

一、新型大推力、多模塊、可重複使用的發動機

長征 5 號運載火箭採用了兩種新型發動機:液氧-煤油發動機和液氫-液氧發動機。其中液氧-煤油發動機用在了長征五號的助推器上,而其芯級,則用的是液氫-液氧發動機。

液氧-煤油發動機

長征 5 號運載火箭助推器採用的液氧-煤油發動機單臺推力為120t。這款發動機是我國單管推力最大、技術最先進、應用前途最廣泛的新型發動機。值得一提的是,該型發動機可重複使用,在出廠時就可以直接進行點火檢測,不僅更加確保了安全性,而且也大大簡化了工程時間。

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液氧-液氫發動機

長征 5 號運載火箭的芯級採用了新一代大推力氫氧火箭發動機。該型發動機的推力為50t,採用兩臺並聯的模式運行,地面推力直達100t。

這兩型發動機的研製具有重要意義。使我國液體火箭發動機技術的整體水平上升一個大的臺階。為我國大型火箭的運載能力達到與國外阿里安5,宇宙神5,以及德爾塔4等火箭的先進水平提供了堅實的基礎保障。

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二、全數字化設計與仿真模擬實驗

長征五號運載火箭是中國運載火箭研製歷史中第一個採用了全數字化設計的火箭。在過去的研製中,技術人員需要在做出樣機之後才能發現不同配件之間的誤差,然後才能進行調整,然後反覆這個過程,直到修正成功。這種工作方式不僅要耗費大量的人力物力,而且也大大拉長了研製的週期。

然而,長征五號利用數字化設計,可以通過仿真軟件來進行模擬試驗,並且還可以進行了數字化總裝。這使得我國的研製與製造火箭工藝得到質的升級,標誌著我國繼美國等航天強國之後,又一個掌握數字化設計與總裝對接的國家。

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三、模塊化組合設計的先進理念,通過模塊組合出多種型號

以長征5號為代表的新一代運載火箭,按照“通用化、系列化、組合化”的模塊組合設計思路。長征五號火箭各組成部分對應不同的模塊:芯一級對應5米直徑火箭芯級模塊;芯二級對應5米直徑火箭上面級模塊;3.35米直徑助推器對應3.35米直徑火箭助推級模塊;2.25米直徑助推器對應2.25米直徑火箭助推級模塊;這四種基礎模塊根據不同方式搭配再加上整流罩等火箭部件就可以形成六種不同構型火箭。

這種模塊化組合設計,不僅滿足了不同用戶的多種需求,而且因為運載能力強,可實現一箭多星,降低了單位質量的入軌成本。這樣,長征五號火箭不僅綜合性能指標達到國際先進水平,而且大幅提升了我國自主進入空間的能力。

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四、低溫無毒環保推進劑的“冰箭”

傳統的長征家族火箭,都使用四氧化二氮/偏二甲肼推進劑組合,它們毒性大、發射準備週期長、價格昂貴、比衝偏低。比衝是衡量單位質量推進劑產生衝量的指標,這個數據越大意味著火箭推進能力越強。相比較而言,液氧煤油、液氧液氫推進劑更優,也是世界主流大型火箭的選擇。

因而,長征五號一大變化是它的核心推進劑是由液氧煤油(助推器)和液氧液氫(核心芯一級、二級)組合使用。由於液氧液氫的穩定儲存溫度極低,分別為零下183和零下253攝氏度,長征五號也因而得名為“冰箭”

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五、擔當火星探測、嫦娥奔月、空間站發射任務

長征“胖五”成功歸來,意味著一系列對中國航天有著深遠意義的大型任務可以開始實施。

2020年7月前後,人類迎來又一次探測火星窗口,中國首個獨立自主的火星探測任務即將出發,目標是在一次任務中完成火星“繞、落、巡”的壯舉。

長征5號承前啟後,火星探測、嫦娥奔月、載人飛船箭在弦上

隨後,我國將正式開始嫦娥探月工程“繞、落、回”三步走計劃的最後一步“回”,嫦娥五號將搭乘長征五號擇機發射,著陸月球並帶回月球土壤樣本,這也是阿波羅登月時代結束50年之際人類再次“觸碰”月球。

大型空間站也將擇機發射。

六、中國運載火箭未來展望

長征五號的首飛成功,標誌著我國已經跨入世界大噸位火箭發射行列,將顯著提升我國進入空間的能力,推動航天發射綜合能力實現歷史性跨越,是我國由航天大國向航天強國邁進的重要基石,也是我國運載火箭升級換代的里程碑工程。

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然而,長征五號火箭在現役世界火箭中的排名是第三,在運載能力上比俄羅斯的火箭更強大,落後於美國的兩款火箭。

而與Space X處於同一級別的長征9號運載火箭已經立項,正在研發的路上,預計要到2028年首飛。長征九號無疑是中國載人登月的重要運載系統,將來也是中國載人航天深空探測的重大工程。


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