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长征五号遥三火箭发射成功,对中国航天的意义有多大? 第1页

        

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祝贺长征五号成功发射!!!

这次的发射成功也意味着为明年的三个重要太空工程的打下了基础。

一个是嫦娥五号 中国第一次的返回式登月任务,预计会带回数十千克的月壤,之后一克月壤还要分两半的惨相不会继续发生了。

二是空间站任务,主要由长征五号乙完成搭载。乙型是比起长征五号减少了上面级,用于近地轨道任务,一次最大为25吨的载荷。

还要就是萤火二号的火星探测任务了,2020年有一个火星窗口期,之前俄罗斯和长征五y2的失败已经让我们失去两个火星窗口期了。这次成功保证了明年窗口期的发射。毕竟窗口期相隔26个月,对目前的中国来说时间太久了(毕竟连印度都发射了火星探测器)

顺便提一下直播的问题。这次由于只有八吨的载荷,所以直接把卫星打到了超同步转移轨道上,可以延长卫星的使用。具体数据近地192km,远地68017千米。在二级二次启动应该是在接近远地的高度,在加上二级二次启动是大约是在南美-大西洋上空,距离各个站点实在是太远了,数据传输速率慢或者是没视频信号,所以没有直播画面(个人猜测)

不过直播一点信息都不给实在欠打。


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长征五号强势复出!空间站、火星探测、探月取样…它们都在等它

12月27日20时45分,长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,2000多秒后将实践二十号卫星送入预定轨道,发射飞行试验取得圆满成功。

长征五号遥三火箭发射(图片来源:我们的太空 史悦 吕炳宏)


2019年是中国航天的“超级大年”,实现了一系列举世瞩目的成就:嫦娥四号和玉兔二号实现人类探测器首次着陆月球背面;玉兔二号成为人类史上工作时间最长月球车;长征十一号火箭实现中国首次海上平台发射;北斗卫星导航系统完成最核心的中圆轨道和同步倾斜轨道卫星部署;两枚快舟1A火箭实现同一发射场间隔6小时快速发射;三款商业火箭(捷龙,双曲线一号,零壹OS-1)首飞;年度火箭发射34次(美国27次),继2018年后再次成为世界第一,等等。

在这些辉煌之外,还有一个“全村人的希望”,那就是大家期待已久的长征五号的成功复飞。


一、为什么需要长征五号火箭

长征系列火箭是我国航天技术发展的绝对主力支撑,承担了我国96.4%的发射任务,发射航天器总质量占中国发射总质量的99.2%[1],重要性不言而喻。

长征火箭家族部分主要成员 (图片来源:GW_Simulations)


在2015年之前,长征系列火箭的主力是长征二号(2C/2D/2F)、长征三号(3A/3B/3C)和长征四号(4B/4C)的多个型号。可是随着中国航天的快速发展,这些火箭开始逐渐“力不从心”,其中最重要的问题就是运力不足

例如,在长征五号之前,我们近地轨道的最大运力是长征二号F载人航天专用火箭的8.6吨,高轨的地球同步转移轨道的最大运力是长征三号B/E的5.5吨[2],更远的地月转移轨道的最大运力也是长征三号B/E运送嫦娥三/四号任务时的3.8吨级别[3]。

这意味着,更重、更大、更复杂的航天发射任务根本没法由这些火箭完成。例如,我国规划中的天宫空间站几个核心舱段每个重量将在20吨级,这远远超过了长征二号F火箭的运力;我国全新超大型卫星平台东方红五号总重量最多可以达到9吨级[5],且它需要被送到距离地面36000千米的轨道,这大幅超过了长征三号B/E火箭的能力;我国嫦娥工程下一步采样返回任务嫦娥五号重量也将远超嫦娥三/四号,更何况还有规划中的火星探测等深空探测任务。

中国有句很经典的俗语:“没有金刚钻,别揽瓷器活”。中国这些“重量级”航天任务,都亟需一枚通用化、系列化、组合化的大型运载火箭。这,就是长征五号的使命和定位。

长征五号转场中 (图片来源:航天科技集团)


长征五号的近地轨道运力达到25吨,同步转移轨道运力达到14吨,地月转移轨道达到8吨级,能执行多种航天发射任务,能力远远超过此前的长征火箭。


二、造出长征五号火箭,有多难?

长征五号这种级别的火箭研制在世界范围内都是个极大的挑战,对中国而言,亦是如此。但作为中国航天史上具有划时代意义重要性的火箭,中国航天人必须迎难而上,为此,需要实现一系列高难度重大创新。


1.新火箭推进剂

传统的长征家族火箭,包括长征二、三、四号火箭都使用四氧化二氮/偏二甲肼推进剂组合,它们毒性大、发射准备周期长、价格昂贵、比冲偏低。比冲是衡量单位质量推进剂产生冲量的指标,一般来说,这个数据越大意味着火箭推进能力越强。相比较而言,液氧煤油、液氧液氢推进剂更优,也是世界主流大型火箭的选择。

因而,长征五号一大变化是它的核心推进剂是由液氧煤油(助推器)和液氧液氢(核心芯一级、二级)组合使用。由于液氧液氢的稳定储存温度极低,分别为零下183和零下253摄氏度,长征五号也因而得名为“冰箭”


2.新火箭发动机

更新了推进剂,就意味着发动机也要更新。而一枚火箭发动机要同时做到推力大、爆发力强、材料耐热也耐冷(从极低温到数千摄氏度的燃烧温度)、结构强、控制精细、稳定性强、质量轻等多个优点,谈何容易?

这也是发动机被叫做“火箭心脏”的原因,它的研发难度直接导致全世界能做出大型火箭的国家屈指可数。

展览中的YF-100K发动机 (开源图片)


而为了长征五号,需要同时研发出YF-77(液氧液氢推进剂,用于核心级)、YF-100(液氧煤油推进剂,用于助推器)和YF-75D(液氧液氢推进剂,用于二级)三型发动机,难度可想而知。


3.新火箭上面级

长征五号定位为一种多用途系列火箭,在执行高轨和深空探测任务时,还需要携带第三级、或者又可以叫做上面级,它类似太空摆渡车的效果。为长征五号配套的上面级是远征二号。

在航天领域,一箭N星“撒土豆”并不稀奇,因为重量仅几十克的皮卫星也叫卫星,但如果一次性发射多个大质量卫星进入不同轨道则非常复杂,对上面级的要求极高。例如,北斗建设过程中,就数次依靠远征一号实现一箭双星任务,节省发射次数。而远征二号实现了中国航天上面级的新一个重大突破,首次的双发动机设计也让它拥有了极强的机动变轨能力,比远征一号更强,能够助力航天器进入更远、更高、更复杂的轨道。


4.新壳体、新结构、新模块化组合

航天领域有个著名但又不失真的“笑话”——“马屁股决定了运载火箭的运力”,大意是:当初的铁轨设计参照了马屁股并排时的宽度,铁轨宽度决定了车厢设计宽度,车厢设计宽度决定了隧道设计宽度,隧道设计宽度决定了最大允许通过火箭箭体直径,火箭尺寸自然决定了最后的火箭运力。

最终的结果是,此前主力长征火箭的最大壳体直径一般为3.35米,再宽就无法运到三大发射中心(酒泉、太原和西昌)。

大国工匠:高凤林,图源:CCTV


为了实现运力提升的需求,长征五号要求做到5米直径的箭体,第一级外还捆绑了4个3.35米的助推器,总质量飙升到了869吨级别,远超长征三号B系列的426-459吨级别[2],它成了名副其实的“胖五”,这意味着崭新的壳体和整体结构设计方案。关于它的难度,推荐读者们观看著名纪录片《大国工匠》,第一集就讲述了为火箭发动机和大型壳体做焊接的大国工匠高凤林工程师的故事。

此外,长征五号还实现了大型火箭的模块化设计理念,火箭级数、是否携带上面级、助推器捆绑方案等都可以按照发射需求变化,从而衍生出一个适合多种任务的长五家族。


5.新配套发射场、火箭运输船、生产基地

但显然,长征五号已经无法继续使用传统的三大火箭发射场,需要建设新的火箭发射场,这就是位于海南的文昌火箭发射基地。实际上,它还有另外两个重大好处:周边都是大洋,火箭残骸不会造成任何损失;纬度更低,能更大程度借助地球自转的力量,减少推进剂消耗、提升运力。

远望21和22航天运输船 (图片来源:央广网和中国军网)


为了将长征五号从海路运往文昌,我国还先后服役了两艘远望21/22航天运输船;为将组装好的火箭转场至发射架,还需要建造大型特种火箭运输平台;长征五号的生产与组装都在天津的滨海新区完成(天津航天长征火箭制造有限公司),这里也将成为中国未来火箭生产体系的灵魂。

这些只是长五相关的一部分,但已然可以想象每一点背后都有无数科研人员常年攻克难关,也需要国家强大的人力物力资源、科研和工程技术实力作为后盾,缺一不可。


三、成功,从来不是那么容易

2016年11月3日,长征五号遥一火箭成功首飞,举国欢腾,对于拥有如此多技术更新的大型火箭而言,着实不易。横向比较,同等级别的美国德尔塔4-重型、俄罗斯质子M、欧洲的阿里安5型火箭,都在试射期间出现过事故。

然而,2017年7月2日,长征五号遥二火箭发射任务在飞行至346秒时突发故障。根据分析仿真计算及地面试验结果,故障原因为芯一级液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置在复杂力热环境下,局部结构发生异常,发动机推力瞬时大幅下降,致使发射任务失利[4]。

事后,中国航天开启了异常艰辛的“归零”工作,复现故障。经过反复排查,最终发现了这个原因。随后,改进后的芯一级液氢液氧发动机完成多次地面热试车考核,验证了改进措施的有效性[4],才有了今天的长征五号遥三任务。

成功从来不是那么随随便便,“胖五”的归来之旅,已经经历了900多天的痛苦煎熬。这副重担,不仅压在火箭研发团队的肩上,更压在全体中国航天人的肩上。


四、胖五归来,中国航天新时代进程中

“胖五”成功归来,意味着一系列对中国航天有着深远意义的大型任务可以开始实施。

本次发射的实践二十号任务,是我国首次应用的东方红五号卫星平台。这个平台是我国纯自主设计研发的新一代大型桁架式卫星平台,全平台最大功率最高可达30千瓦,最大质量达到9吨。由于使用了等离子电推进技术,设计寿命可长达15年,大大提高了我国超大型卫星研究水平,是我国未来20年内的核心卫星平台之一,能使用在通信、遥感等多种卫星应用领域[5]。实践二十因而成为世界最重最强的高通量通信卫星之一,太阳能帆板全部展开后超过40米宽,超过普通客机翼展,通信能力远超中国此前任何一颗通信卫星。

中国火星探测任务(图片来源:国家航天局)


2020年7月前后,人类迎来又一次探测火星窗口,中国首个独立自主的火星探测任务即将出发,目标是在一次任务中完成火星“绕、落、巡”的壮举,长征五号就是托举它奔向火星的火箭。

随后,我国将正式开始嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走计划的最后一步“回”,嫦娥五号将搭乘长征五号择机发射,着陆月球并带回月球土壤样本,这也是阿波罗登月时代结束50年之际人类再次“触碰”月球。

在11艘神舟飞船、1艘天舟飞船、2艘天宫空间实验室任务结束后,我国载人航天事业也将迎来新高度,全面建设100吨级别的天宫空间站,实现多人在轨长时间驻留太空。在同样的轨道也将有一个大型巡天望远镜伴飞,成为中国的“哈勃太空望远镜”。长征五号(B型)火箭将成为整体建设过程中最核心的运载器具。

中国航天的新时代已经到来。今年是中华人民共和国成立70周年,中国航天也已经走过63年。回头看,它的每一幕依然激动人心。从东方红一号到长征五号,中国航天辉煌成就的背后,不仅有伟大的23位“两弹一星”元勋,更有一位又一位继承、坚持、发扬着“两弹一星”精神的平凡航天人。

向他们致敬!!


相关参考:

【1】航天科技集团:spacechina.com/n25/n148

【2】长城工业集团:cn.cgwic.com/Launchserv

【3】人民网:scitech.people.com.cn/c

【4】运载火箭技术研究院:calt.com/n482/n742/c116

【5】空间技术研究院:cast.cn/Item/Show.asp?


出品:科普中国

制作:太空精酿

监制:中国科学院计算机网络信息中心





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成功!成功!成功!

我们现在终于可以说了:胖五其实还立了一个大功。


2019年12月27日晚20点45分,承载着无数国人期望的长征五号遥三运载火箭在海南文昌发射中心点火升空,成功将目前我国研制的最重地球同步轨道卫星实践二十送入预定轨道。

至此,阔别公众视野两年之久,肩负中国航天未来重任的长征五号运载火箭复飞成功,中国航天的高光2019就此完美收官,超级2020由此扬帆启航。

“胖五”王者归来! https://www.zhihu.com/video/1194009974836400128

胖乎乎的长征五号火箭带着东方红五号平台首发星进入了地球同步转移轨道。中国人终于彻底掌握了重型火箭的技术。

在这个喜极而泣的时刻,我们还是要回过头来看看2019年的发射表。

我们以34次的大比分超越美国,成为全球航天发射次数最多的国家,哪怕排除两次发射失败,成功的发射也达到了32次。

需要注意一个事实,在全年发射成功的火箭当中,长征3号家族占了12枚,算上长征2号丙、长征11号、捷龙一号,中国运载火箭技术研究院全年出厂火箭17枚,全部发射成功,比欧洲、日本、印度加起来还多2枚,真的是力压群雄。

这个位于北京南郊的火箭制造商,哪来这么大的本事?

其实这一切都和胖五有关系。

长征五号的预研启动于在上世纪90年代初期。回顾那个时代的航天发射记录,中国航天的火箭产能是非常有限的。从80年代末期到21世纪初,全国每年发射火箭最多6次(1998年和1997年),最少只有1次(1993年、2001年)。

但是从2007年开始,我们的航天发射数量开始爬坡,2010年后就稳定在每年10次以上,并且逐步攀升。2018年达到了39次!其中的头号主力,正是我们熟悉的长征三号家族。

如果再提出两个数字,读者朋友们或许就会发出会心的微笑:长征五号正式立项是在2006年,首飞是2016年。这段时间里发生了什么?

中国运载火箭技术研究院的一些官方宣传,为我们揭示了谜底。为了制造长征五号这种超级火箭,中国航天在天津建设了全新的制造基地,引入了全新的数字化、自动化制造和测试设备。于是有了这样的报道题目,比如《长征五号实现全体数字化设计》、《数字试验:让型号试验一次成》、《“大火箭”壳体“薄如蝉翼”却坚不可摧》、《“大火箭”芯一级贮箱实现数字化总装对接 告别“手动合体”》……。没有这样的先进工艺和装备,长征五号是干不出来的。

那么,同样的思想和技术,能不能用来改造长征三号的生产呢?答案是肯定的,中国运载火箭技术研究院对自己的老车间进行了“降维打击”,把过去的手工、人工设备全都改成了数字化、自动化的先进生产线。

在很多工序上,实现了一边加工、一边测量,从生产线上下来的就已经是检测合格的产品了,不需要再等检测师傅拿着卡尺到场。经过这样的技术改造,长征三号的产能实现了大爆发。

至于质量,从2015年到现在,长征三号保持了几乎全胜的记录。除了她,还有长征七号、长征二号丙、长征11号发射全胜。

这些发射记录,不但为太空里增添了更多的中国星,也让人们对中国航天的产能有了充分的信心。

未来,长征五号和长征七号必然会成为中国航天的发射主力,更粗壮的长征九号研制已经取得重要进展。

如果有那么一天,长征五号的年度发射数量赶上了今天的长征三号,星辰大海的梦想就更加接近于实现了吧。



本文综合自环球时报微信文章,作者:孔新、樊巍、周伦杰


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昨晚10点,在文昌发射基地测发大厅的屏幕上,打出了这样一行大字:我们的征途是星辰大海!

在长征五号奔向浩瀚星空时,文昌发射中心测发大厅的屏幕上,也播出了一首属于航天人的《沁园春·远征星辰大海》,作者署名赵先生。









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其他的都还好,不行就再往后推迟,最关键的是发射成功后能赶了2020的火星发射窗口。

考虑到整个火箭从组装到运送到准备发射需要2个月的时间,如果错过了2020的窗口就要等到2023年的转移窗口,还距离更远,基本上火星探测的计划就泡汤了。


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对中国航天意义非常重大。

长五本身承载了太多希望。

随着中国航天的快速发展,任务的复杂度和难度也在快速提高。

虽然空间站是拼起来了,但是也不能拼乐高一样一块块砖打上去拼一个空间站。高难度任务就意味着大载荷,而大载荷就需要高性能重型火箭,绝对称得上大国重器。

虽然长五之前的中国长征系列火箭已经取得了相当丰硕的成果,但是想要跻身全球航天前列,还是差高性能重型火箭这一口气。

长5的成功,补上了这口气。

但是补上的这一口气,到底难在哪了?主要是在高性能和重型两个词上。

高性能

长5的高性能首先体现在它的燃料选择上:液氢液氧。

因为氢分子量很小,只有2,但是燃烧热值相当高,所以它的比冲在所有火箭燃料组合中名列前茅。(液氢液氟也太刺激了吧?)

但是液氢这东西特别难伺候。为了轻量化,火箭不能造一个超强超厚的燃料罐来保存它。只能靠低温,但是液氢这玩意的沸点零下253度,绝对零度才零下273.15度啊!

因为液氢太冷了,在火箭发动机工作中,尤其是启动时,液氢遇到了空气,那空气就会直接凝固。(不是空气中的水结冰,是空气本人结冰了)

液氢因为分子量小,密度低,重量轻。所以装液氢的燃料罐还得做的特别大,下图的航天飞机外挂的橙罐就是因此才有这么夸张的尺寸。

因为氢的分子太小,比别的大分子燃料更容易引起管线泄露。还会渗入金属材料造成氢脆,降低材料性能。

还是因为氢的特性,氢泵需要更大的转数和功率才能保障燃烧室室压。

同为液氢液氧发动机的航天飞机主发动机SSME的氢泵有7万6千马力。它的尺寸大概只有Smart的0.9升发动机那么大。下图为尺寸和氢泵差不多大的氧泵,轴功率2万1千马力。

重型

火箭想要做的大,前面两条很简单的路:装很多小发动机,或者装几台大发动机。

如果装很多小发动机,所有发动机不出问题的概率就呈指数降低。所以这世界上大概也只有两个火箭挑战这个路线。一个是苏联的登月火箭N-1,其一级火箭装了30台NK-15发动机,这本来是一款优秀的火箭发动机,但是因为装的太多了,N-1饱受其整体可靠性的困扰,最终放了几个大炮仗,放弃了登月。

第二个例子是SpaceX的重型猎鹰。其两个助推器和芯级一共装了3X9=27台梅林发动机。梅林已经在猎鹰九号上证明了自己的可靠性,而且今日的电子科技水平,控制技术,早就和N-1时代的苏联不可同日而语了。

但是在工程学领域,尺寸带来效率是铁律,如果大发动机堪用,效率会高用多个小发动机拼一起。

但是制造大型火箭发动机又是一个艰巨的难题。首先,高燃烧室室压和大流量就对涡轮泵设计和制造提出巨大挑战。其次,因为燃烧室更大,导致燃烧不稳定问题更严重,如何抑制不均匀的压力在更大的燃烧室内来回震荡,是个特别大的挑战。

这是美国登月火箭主发动机F-1的燃烧室,上面的Baffle就是抑制燃烧室不稳定的,但是为了得到这几个隔板设计。美国人疯狂砸了海量钱实验不同设计,下面是几个当时实验过的原型设计。

除此以外,大型火箭发动机喷管的制造难度也高于小一些的发动机喷管。

世界上能做到大型火箭发动机的国家就没有几个,所以能制造和发射重型火箭的国家也就只有那几个。

非常令人振奋的是,在长5成功之时,中国便跻身这一行列了。

除了长5以外,中国还有长9的计划,它将有140吨的近地轨道运载能力,甚至超过了NASA大宝贝SLS的货运版!

长5成功了,中国拿到了一块更大的太空敲门砖,但故事还远没有结束。

毕竟,我们的目标是,星辰大海。

以上。

扩展阅读:


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激动,激动,还是激动!

12月27日20时45分,长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,2000多秒后将实践二十号卫星送入预定轨道,发射飞行试验取得圆满成功。

意义有多大?一句话,一发定全局,好戏在后头。

看到今天的成功,我的思绪不禁飘回了两年前。

为解决火箭的“心脏病”问题,复飞耗时两年

2017年7月2日,我国现役最大运力运载火箭长征五号在进行第二次试验飞行时发生故障,导致远征二号/实践十八号组合体未能进入预定轨道,任务失败。星箭陨落至马里亚纳海沟附近的深海中。

作为我国未来空间站规划、深空探测规划的唯一指定运载工具,长征五号的意义不言而喻。在发射失败之后一年,经过审慎的调查,事故报告出炉,认定是芯一级主发动机YF-77的涡轮排气装置在复杂力热条件下发生漏气的现象,导致推力严重不足。

涡轮泵作为火箭发动机的核心组件之一,其将燃料加压送入燃烧室功能可以类比于人类的心脏。这种核心发动机的核心组件问题,也在很大程度上让航天人们不得不慎之又慎,需要进行彻底而全面的改进。为了解决“心脏病”的问题,中国航天人、科研人也是使出了浑身解数,进行了大量调整,用了很多新技术新手段,这一过程非常地艰辛。

长五归来!5分钟看它有多牛 https://www.zhihu.com/video/1194020357928054784

可以拖到视频3分39秒看一下,仅仅是发动机涡轮排气装置,所处的环境就有多复杂。

在这样的背景下,长征五号的复飞时间也一延再延,力求万无一失。

运载火箭院院长郝照平于去年8月慰问“长征五号”研制团队时,也指出“长征五号遥三火箭一发定全局”,若此役再出问题,不仅将影响明年发射长征五号乙运载火箭的任务,还将导致后续的空间站、月面采样返回、火星探测的任务不得不面临“有弹无枪”的窘境,严重影响我国航天规划。

两年的等待,值得!

两年后,在全国人民的翘首以盼中,“长征五号”团队的工作人员们的努力终于开花结果。

长征五号遥三运载火箭成功发射,它所搭载的卫星——“实践二十号”同样值得关注。“实践二十号”卫星,正是“东方红五号”大型卫星平台的实验星,它在迟到了两年之后,终于能进入太空,发挥作用。

“东方红五号”卫星平台作为“东方红”系列卫星平台的最新产品,其通信容量将达到恐怖的300Gbps至1Tbps的水平

如果你对于这个概念比较陌生的话,可以进行这样的比较:2017年4月发射、2018年1月交付的“实践十三号”高通量通讯卫星,其通信容量“仅仅”为20Gbps,但其单星的通信容量已经超过我国此前发射的所有通讯卫星的通信容量总和。

可以想见,不久之后,随着“实践二十号”成功交付,我国的通讯事业又将迎来翻天覆地的变化。不仅如此,它还包括了大尺寸桁架式主体结构、新型电推进系统、超大尺寸太阳能帆板等,是我国卫星尖端技术的集大成者。

可能有些人会问,失败的“实践十八号”也是东五平台星,为什么要说“实践二十号”是第一颗实验星?其实“实践十八号”的表述为“技术验证星”,实际上就是验证部分关键技术。而“实践二十号”将能够实现对“东方红五号”卫星平台的全系统的在轨验证,是相当完整的。

此次长征五号的发射成功也将极大促进我国探月计划的实施。预计明年发射的“嫦娥五号”月球探测器将在搁置三年以后动身前往月球,从月球上带来由中国探测器取得的第一抔土。不仅如此,月面发射系统、月球轨道交会对接等新技术也将得到验证,为未来更多“嫦娥”系列探测器的发射,乃至载人登月,甚至月面基地的建设做好准备。

而我国火星探测器也将能赶上2020年的发射窗口,与欧美的探测器一起踏上前往这颗红色星球的探索之旅。

同样值得关注的,还有明年首次发射的长征五号乙型运载火箭,它也将因为此次发射的成功得到充足的保障。

作为面向近地轨道任务的运载火箭(长征五号为同步转移轨道),长征五号在结构上少了上面级,方便实现诸如空间站舱段等近地轨道大质量载荷的发射。明年长征五号乙运载火箭的发射若依旧成功,那么我国的“天宫”空间站最早将于2022年完成,届时“5舱1镜”的空间站格局将进一步拓展我国空间实验、空间观测领域的认识。空间实验区域尺寸也将从过去“实践”系列卫星、“神舟”飞船轨道舱的小身板,爆炸式增长至大尺寸标准化实验机柜,配合经过特训的载荷专家,将实现我国空间实验的规模化发展,以前的“小打小闹”将成为过去式。

一发定全局,好戏在后头!

长征五号的成功,真实地决定了未来相当长一段时间中国航天的走向,“一发定全局”的背后,也是千千万万的人所努力的结果。作为未来中国航天核心纽带的长征五号,在经历了波折之后终于拨开云雾见青天,踏上了正轨。

中国航天的这道坎,迈过去了,就见到了光明。

未来五年,我们将见证我国航天事业全面开花的景象。或者到那个时候我们对于长征五号频繁的发射已经见怪不怪了,甚至可能还会期待“长征九号”、“921”火箭给我们带来的惊喜。

但我们一定还记得,我们曾经为了它多等待了两年,我们曾经在它复飞的时候精神紧张,我们也曾经在它复飞成功之后欢欣鼓舞。

我们都是见证者。

作者:长征⑨号 @天才琪露诺

出品:科普中国

监制:中国科学院计算机网络信息中心


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首先祝贺航天工作者们!


“胖五”发射的澎湃直播 https://www.zhihu.com/video/1194008306308546560

“胖五”的这次发射成功可谓一次成功满盘皆活

其意义之重大,在于与长征五号相关的项目实在太多、太重要了。

空间站项目

中国原本计划在明年(2020年)左右建成空间站,然而由于两年前“长征五号”的失利,导致这一计划严重受阻。

因为空间站的核心舱“天和”需要长征五号来发射。事实上去年(2018年)年底,核心舱“天和”就已经组装完成并亮相,但由于2017年的失利,长五当时尚未复飞,长五B也推迟首飞。这次“胖五”发射成功,对明年“天和”的发射和整个空间站项目是重大利好。这意味着我国2020年发射空间站核心舱2022年空间站一期工程建设完成的目标有了着落。

探月工程——嫦娥五号

嫦娥五号的任务是月面取样返回,是我国探月工程“绕、落、回”三步走的最后一步,不仅对月球的科学研究意义重大,而且本身也为载人登月提供经验和技术储备。今年12月20日,Nature已将“嫦娥五号”列入2020年最值得期待的科学事件。本次“胖五”能成功复飞,保证了项目的正常进行,不会再被拖延。

中国火星探测器

我国计划2020年发射首个火星探测器(2011年的由俄罗斯发射的“萤火一号”任务失败),2021年(建党100周年)前降落火星。本次的复飞成功是明年发射火星探测器的前提。尤其是2020年是一个宝贵的火星探测窗口期,它的意义更显得重大。


总得来说,“胖五”的成功复飞为我国接下来的空间站建设、探月工程、火星探测器的发射提供了重要的保障,使得这些项目得以按照现在的计划顺利进行,是今后两年我们民族探索星辰大海的伟大探险前进好几步的基础。

最后是《人民日报》的现场高清图。再次感谢我们的航天工作者~


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908天的等待,只为今晚与你相见。

圆满成功!激动!感动!

错过直播的朋友们可以看这里:

总师的白头发真的多了。

圆满成功后的大红屏!

从2017年7月2日到今天,908天的等待,我们终于迎来了此次发射任务,任务取得圆满成功,为2019年中国航天宇航发射任务画上了一个圆满的句号!

长征五号遥三火箭发射了实践二十号卫星,这颗卫星是基于东方红五号卫星平台研制的实验卫星。“东五”平台是中国下一代地球同步轨道卫星平台,技术指标国际领先,具有“高承载、高功率、高热耗、高控制精度”的特点,主要满足未来5至15年内通信、微波遥感和光学遥感等载荷对卫星平台的需求。

有一句话叫做运载火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大。长征五号运载火箭是我国目前研制规模最大、技术跨度最高的航天运输系统工程,火箭芯级直径5米、总长约57米,是我国首个从总体到系统均采用全新技术的大型液体运载火箭。

长征五号近地轨道运载能力约25吨,地球同步转移轨道运载能力约14吨。

长征五号近地轨道运载能力约25吨,地球同步转移轨道运载能力约14吨。

未来的大任务离不了它!近期摆在“长征五号”眼前的任务繁重,包括2020年中国火星探测器、中国首个实施无人月面取样返回的探测器“嫦娥五号”、中国空间站核心舱“天和”等重量级航天器,都需由该型火箭托举升空。

中国首个实施无人月面取样返回的探测器“嫦娥五号”月面采样示意图。

中国2020火星探测器中的巡视器(火星车)火星表面行驶示意图。

中国空间站示意图。

长五成功复飞,希望火星探测器、嫦娥五号早日开启飞天旅程!期待21世纪人类设计的第一个空间站——中国空间站早日建成!

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看直播时,心里唯一的想法就是:前进!前进!不顾一切的前进!

感想说完,说点实在的——此次长征五号运载火箭发射成功对中国意味着什么?

中国开始进入世界航天第一梯队

按照运载能力划分,运载火箭分为小型、中型、大型和重型四类。由于各国运载火箭技术发展阶段存在差异,即使同一国家的不同历史阶段,对运载火箭的规模定义也是不同的。

在我国,一般将近地轨道运载能力2吨及以下的火箭称为小型运载火箭,近地轨道运载能力2-20吨的火箭称为中型运载火箭,近地轨道运载能力20-50吨的火箭称为大型运载火箭,近地轨道运载能力50吨级及以上的火箭称为重型运载火箭。

目前近地轨道运载能力达到20吨级别的大推力运载火箭已经成为航天器发射的主力军。当前各国这一级别的运载火箭包括美国的“德尔塔-4”、“宇宙神5号”(又译阿特拉斯-5)、“猎鹰9号”运载火箭,欧洲的“阿里安5”运载火箭,俄罗斯的“质子号”、“安加拉A5”以及日本的H-2B运载火箭。

在长征五号系列运载火箭和位于海南岛的海南文昌卫星发射中心问世后,中国具备了将1.2吨至25吨的有效载荷送入近地轨道,1.8吨至14吨的有效载荷送入地球同步转移轨道以及重达8吨的有效载荷送入地月转移轨道的能力,其数值意味着中国运载火箭在大型运载火箭中稳坐头把交椅。长征五号因此成为亚洲国家研发成功的最大也是最先进的运载火箭。

航天活动的基础是运载火箭,中国在运载火箭方面的巨大进步意味着这个世界上最大的陆海复合型国家已经开始进入世界航天第一梯队,扩大了对第二梯队中的欧盟及日本的领先优势。

中国航天发射综合能力更加高效、成熟

火箭的发射离不开发射场。据介绍,早在1970年代,中国在进行航天发射场选址时,就曾对在海南岛建设航天发射场进行过评估,海南一度被列为当时最佳选之一。但因为当时国际形势较为复杂,只能选择在西部偏远地区建设卫星及导弹的发射试验场。

酒泉、太原、西昌航天发射场建在戈壁、高原或深山,存在商业开放度不够、航天发射互补能力不足、大直径火箭运输受到交通条件制约等问题。

相比这3个卫星发射中心,文昌具有三大优势:

首先,文昌发射中心地处低纬、节约能耗。

海南岛是中国陆地纬度最低、距离赤道最近的地区。火箭发射场距离赤道越近、纬度越低,发射卫星时就可以尽可能利用惯性产生的离心现象,因此所需要的能耗较低,使用同样燃料可以达到的速度也更快。

在海南发射地球同步卫星比在西昌发射时火箭的运载能力提高10%至15%,有效载荷提高300多公斤(目前国际上每公斤有效载荷的发射价格约为两万美元)。火箭从文昌发射后的夹角为19度,而从西昌发射后的夹角为为27度,仅仅在校正夹角上,文昌发射中心与西昌发射中心相比,节省的燃料就可以让卫星多运行3年。

第二,文昌发射中心还拥有射向范围广的优势。

发射场射向覆盖90度至175度,射向1000公里范围内均为海域,火箭航区、残骸落区安全性良好。在酒泉、太原、西昌发射中心,每次发射火箭,都要临时迁移大批居民,以防止第一级火箭坠落时对当地居民造成伤害。而文昌卫星发射中心距离海边近,火箭发射第一级火箭坠落于南海,既可以避免对居民人身安全的伤害,也可以避免地面财产的损失。

第三,文昌发射中心运输条件更便利。

尤其对于不便于公路和铁路运输的大型重载火箭,具有位处沿海的地理优势。中国研发、生产的直径5米的新一代火箭可以过海运直达发射中心附近码头。承揽发射的其他国内外航天器,也可以通过航空运输、海上运输运抵发射场,有利于改善中国的航天发射环境,提高商业竞争力,使中国更多地承接国际商业发射任务。

文昌发射中心建成后,中国航天发射场形成了沿海和内陆相结合、高低纬度相结合、各种射向范围相结合的新格局,极大提高了中国航天发射的综合能力。

不断完善的卫星天网

此次成功发射也增强了中国在轨卫星的实力。

长征五号遥三运载火箭发射升空后把实践二十号卫星送入了预定轨道。实践二十号卫星是地球同步轨道新技术验证卫星,将验证东方红五号新一代大型卫星平台关键技术,并实施多项新技术验证工作,将开展地球同步轨道通信广播业务。

到目前为止,中国的在轨卫星数量仅次于美国,排名世界第二。随着实践二十号卫星的上天,中国的卫星数量和实力又得到进一步提升。

需要特别指出的是,本次任务的成功,意味着我国具备发射更重的航天器或将航天器送向更远深空的能力,是实现未来探月工程三期、首次火星探测任务、载人航天等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障。中国迈向星辰大海的步伐将因此显得更加稳健有力。

长征五号遥二火箭失败后的第908天,也是长征五号遥三火箭成功的第一天。中国航天人实现了一个“小目标”,并继续向更大的目标迈进。

随着长征五号再次发射成功,中国工业三大名片之一的中国航天将会发出更加耀眼的光芒,更多民众也会享受到航天时代人类的文明成果。这也是中国作为新兴大国向全世界提供的公共产品之一,是中国承担大国责任的又一例证。

杨震(复旦大学一带一路及全球治理研究院战略与国际安全研究所研究员)




        

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