火箭“胖五”的前世今生

今天下午六点左右,我国新一代大型运载火箭长征五号将首飞。长征五号有着庞大的身躯和强大的心脏,还有诸多江湖称号“大火箭”、“胖火箭”、“胖五”和“冰箭”,更是十年铸箭、万人铸箭。下面就请它来讲讲自己的前世今生吧。


我的身世

从中国航天事业起步到现在已经六十年了,我的大哥“长征一号”空间运载火箭正是中国航天事业的长子。在这些年,我们“长征”家族越来越壮大,能力越来越强劲,而且完全是我国科学家自己设计、制造、试验出来的。我们长征家族还走进了国际商业发射服务市场,帮助其他国家发射卫星。

随着世界航天如火如荼地发展,主要航天强国都“诞生”了新一代大型运载火箭,我国火箭运载能力方面与国外同类火箭相比,还是有一定差异。为了满足国家重大航天工程任务需求,研制我国新一代大型运载火箭已迫在眉睫。

其实早在上个世纪八十年代,中国第一代运载火箭系列正在逐步形成和发展阶段,那时科学家们就已经开始酝酿和规划中国的新一代运载火箭。从1986年开始,在国家的支持下,先后开展了长达20年的新一代运载火箭方案论证工作,先后完成了新一代运载火箭论证、液氧/煤油与氢氧两种大推力火箭发动机关键技术研究、新一代运载火箭技术发展途径和总体初步方案研究、型号预先研究工作及工程研制立项准备、预发展阶段关键技术研究等一系列论证研究工作。配套的两型主动力发动机,即120吨级液氧/煤油发动机和50吨级氢氧发动机分别于2000年和2001年立项,开始了工程研制工作。

2006年,新一代运载火箭工程正式立项,也就是大家熟知的长征六号、长征七号和我,分别是新一代小型、中型和大型运载火箭。我的“师傅们”——航天人历时10年,谱写了一曲新一代大型运载火箭研制的激昂篇章。我是新一代运载火箭中第一个立项研制的型号,按照系列化、组合化、模块化思想设计,采用5m直径箭体结构、无毒无污染的液氧/煤油和液氢/液氧推进系统、全新高可靠电气系统、以“新三垂”为代表的全新测试发射模式,将使我国火箭的运载能力大幅提升,火箭整体性能和总体技术达到国际先进水平,为中国航天进入更大的舞台提供了坚实基础。


心宽体胖

如果我站立在地面,“身高”达到约57米,相当于20层楼那么高,芯级“腰围”直径达5米,助推器“腰围”直径达3.35米。这是目前我国火箭兄弟中直径最大的,而目前我国现役火箭箭体直径最大的只有3.35米,也就是我的大长腿比得上传统火箭的身子骨。在运载能力上,我的能力和国外现在主流大型运载火箭相当,具备近地轨道25吨,比现役火箭的运载能力提升了2.5倍,好比可以一次将16台小轿车送入太空,绝对算得上“大力士”的美誉。

千万不要小看我的芯级腰围从3.35米到5米的跨度,这是一个质的飞跃,不是一个简单的放大。从设计的能力、仿真的手段,加工制造一直到地面各种试验,都是一个飞跃。例如,我的“身体”结构制造,要加工制造5米的箭体结构,要从基础的机械加工、贮箱的焊接、铆接所有的工装都是一个大的飞跃,有很多技术难题需要克服。

经过15年不懈攻关,我的“心脏”——8台全新研制的120吨液氧煤油发动机被装配在我的4个助推器上,4台全新研制的氢氧发动机在一级和二级火箭上各装配了两台。120吨液氧煤油发动机的威力到底有多大?我的“师傅们”打了个形象的比喻,120吨液氧煤油发动机产生的最高压强达500个大气压,相当于把上海黄浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。

不同于目前使用化学燃料的常规火箭,在我身体中流淌的“血液”是采用无毒、无污染的液氢液氧作为推进剂。在我800多吨的身体里,90%是-252摄氏度的液氢和-183摄氏度的液氧,这已经接近低温的极限,“冰箭”一名正源于此。

我从2006年国家正式批准立项研制孕育至今首秀,可谓十年磨一“箭”。据不完全统计,这十年中,有上万航天人参与了我的研制,进行的各类试验也不下千次。


我的使命

在未来我国探月工程三期“绕”、“落”、“回”的最后一步,从月球上采集月岩标本返回地球,这就需要强大的运载能力,我自然当仁不让。而空间站工程核心舱及实验舱,每个舱都是20吨级,自然只能靠我托举上天。还有我国二代导航二期工程、火星探测等国家重大工程任务需要高性能、高可靠的运载工具,也只能由我来担当唯一男主角。

未来,我将是中国进入空间的擎天重器,让更有能力更强的航天器在太空中绽放光彩,让人类在太空中走得更远。

编辑:纪阿黎

(专家:钱航,中国科学院国家空间科学中心博士,现中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师,科普中国微平台原创首发)