长征八号遥一运载火箭首飞成功，这一新型火箭有哪些亮点？对商业航天市场有什么意义？ 第1页

好饭不怕晚~

之前说起长八，出现的关键词可能都是“可回收利用”。虽然这次的首飞款并不是可利用的型号，不过它的亮点可不仅仅是“可回收”。

大家看长征八号的时候，会不会觉得，这火箭……看着有点眼熟？

如果你觉得她似曾相识，那就对了。

长征八号的目标不止SSO轨道和商业发射

3.35米直径配两台120吨级液氧煤油发动机YF-100的芯一级、2.25米直径配一台YF-100的助推器、3米直径配两台8吨级液氢液氧发动机YF-75的二级、4.2米直径的整流罩……

很显然，这就是把“长征七号”运载火箭的二级换成一个“长征三号甲”的氢氧三级，再去掉两个助推器所形成的产物。

“长征八号”系列火箭可以为低轨星座、低倾角卫星、小型电推进高轨卫星等提供服务，主要负责太阳同步轨道（SSO）载荷的发射任务，可满足大部分中大型有效载荷或多星组网的发射需求。

那么，为什么我们要强调这个太阳同步轨道（SSO）？

因为只有处于这个轨道上运行的卫星，每天同一当地时间都能够经过同一个地点，十分适合诸如农业普查、天气预报、资源勘探这种要每天特定时间对着某个地方看的需求。

以往我国的SSO轨道发射任务几乎都是“长征四号”系列运载火箭的主场，其最大近3吨的SSO运力还算不错。但随着卫星的重量和体积越来越大、功能越来越多、性能也越来越强，“长征四号”系列运载火箭开始力有不逮，因此需要更强的火箭。

然而，近地轨道空间站的建成指日可待，“长征七号”未来的发射任务已经几乎被“天舟”货运飞船任务填满了，实属分身乏术。所以，最终选择把原来“长征七号”的子型号之一拿出来，单独发展。这样，我们就得到了一个SSO运力达到4.5吨的火箭，也就是这次发射的“长征八号”。

“长征八号”除了目标轨道基本限定在SSO之外，还肩负着我国商业卫星发射的重要任务，需要较低的发射成本，从而提高竞争力。

商业发射市场对火箭的要求挺多。首先，需要运载火箭可以提供优质产品与服务，需要有较高的可靠性和安全性；其次，发射服务的价格自然是越低越好。除此之外，火箭还必须要“快”，这里的“快”指的是能对任务快速响应、可以适应种类繁多的发射任务、发射周期也要足够短。最后，火箭的产量还必须足够，要不然就适应不了商业发射中较高的发射密度。

为了满足商业发射高竞争力的需求，“长征八号”火箭会分为两种配置：CZ-8/ZH和CZ-8/RH，分别代表组合型和融合型。其中，组合型是面向高附加值的卫星发射；而融合型则面向竞争更为激烈的商业卫星发射市场，发射成本更便宜、用起来更简单、而且可靠性不减。为此，融合型“长征八号”火箭会在结构工艺、电气系统、测控系统上进行大幅度简化。

除了为商业发射进行较多改进之外，她还将拥有别的长征火箭几乎都无法完成的目标——回收。

长征八号是如何实现回收功能的？

长征七号立项后没多久，美国Space X公司的猎鹰九号火箭异军突起，将大多数人认为天方夜谭的“火箭回收并复用”目标实现了，甚至还将回收的火箭一级重复使用了多达七次，大大地降低了常规构型火箭的发射成本。

看到“垂直回收”的火箭复用路子是走得通的，我国的可回收火箭计划也开始提上日程。在目前这个老型号火箭已经属于期货退役的时期，直接在新型号上予以应用，是最合适的选择。而“长征五号”主打重量级任务，目前还是以追求可靠性为主，那么“长征七号”与“长征六号”火箭自然成为了选择。

对于“长征七号”而言，以“长征七号722（HO）”构型为基本型，另行开辟火箭型号（即“长征八号”系列运载火箭），最终发展出可回收火箭（即“长征八号”的改型），从管理上来看，也是相当合适的选择。当然，基于“长征六号”运载火箭的可回收复用型号，也在紧锣密鼓地研制中，相信以后我们也能看到。

火箭的复用并不是拍脑门想出来的，它需要一步步实验加以验证。

首先，是使用“老长征”系列火箭进行实验。尽管这类火箭没法最终应用可回收技术，但可以作为分系统的实验平台。

目前，我国已经在长征二号丙和长征四号乙火箭的一级级间段上装备了栅格舵，将落区范围缩小了85%，减少了人员与设施因“天降”而造成损失的可能。

顺便一提，长征四号乙遥38火箭上使用的一个栅格舵，在经过了回收、检测、修理的工序后，又跟着长征四号乙遥41再次发射升空，成为了我国第一个成功重复使用的火箭零件。

回到本次发射，可回收型“长征八号”火箭与美国的“猎鹰九号”火箭的回收方式相当类似，都是垂直降落回收，但二者在各种细节中有着巨大的差别。

首先，由于“长征八号”是捆绑式火箭，一般在助推器燃料用光后就会将其抛掉以减轻重量，但是在回收构型中，助推器将不再与芯级分离，而是集束分离模式，与芯一级一起分离并回收。

集束分离之后的芯级和助推器会在高空进行一次动力减速，这里将会使用助推器的发动机进行减速。到了低空，芯级发动机点火，最终让火箭软着陆。这里助推不分离的优势就体现了出来，同型号的火箭发动机如果点火次数不同，其结构也会有细微的差别，在这里如果全程都让芯级点火两次进行减速，而助推器不点火，会让助推器和芯级的发动机结构产生差别，对降低成本而言这可不是好事。

此外，火箭在着陆时重量非常轻，而我国的YF-100火箭发动机的最大推力超过120吨，在着陆时需要让发动机节流运行。节流幅度越大，发动机设计难度越高，也就越贵。所以回收的时候带上助推器，也相当于是给火箭加了个配重，降低了发动机的节流幅度，间接降低了成本。

不过，由于本次长征八号运载火箭是首飞，主要用于验证设计与制造的可靠性，因此并不是可回收形态。我们可以从照片中观察到，其助推器仍然是分离设计的，保留有分离用的小型固体火箭，芯一级和助推器上也没有装设用于返回的格栅舵和着陆腿。

任何的进步都不是一蹴而就的。“长征八号”火箭的成功发射只是我国可回收运载火箭走出的一小步，后续也势必要多次进行发射，每一次我们都将尝试一些新的内容，直到垂直回收火箭技术的最终成熟。

可以预见的是，“长征八号”的前景将十分广阔——随着内陆发射基地工位的低温发射能力的陆续实现，它不仅可以在海南文昌航天发射场进行发射任务，还可以在深处内陆的酒泉卫星发射中心组织发射。“长征二号”、“长征三号”和“长征四号”系列火箭的历史任务也即将完成。

毕竟，上世纪70-80年代首飞的“老长征”系列火箭经历了四十多年风风雨雨，不仅性能逐渐跟不上时代需求，而且其使用常温的偏二甲肼和四氧化二氮作为燃料，毒性和腐蚀性极强，对发射场的工作人员有着不小的危害，而且燃料成本还要更高，也是时候让这些“老兵”们安享晚年了。

我国新一代中型运载火箭从2010年立项至今已走过十个年头，如今已经初步形成了一套全新的运载火箭谱系。新一代长征系列运载火箭必将接过老前辈们的接力棒，在我国航天事业的“长征”之路上书写新的篇章。

作者： @辣椒

出品：科普中国

监制：中国科学院计算机网络信息中心

2020年的岁尾，航天发射喜讯频传，创造了我国航天史上的多个“首次”发射任务。12月6日，长征三号乙运载火箭在西昌成功发射了高分十四号卫星，这是该型火箭首次执行太阳同步轨道发射任务。12月10日，长征十一号在西昌发射场，以车载形式发射了引力波探测卫星“怀柔一号”，实现了我国天基引力波探测的首秀。长征五号运载火箭成功托举嫦娥五号探测器进入地月转移轨道，开启“月球挖掘”征程，返回舱已于17日抵达着陆区，这是我国月球探测取样返回的首次壮举。

还有，就在刚刚（2020年12月22日12时37分），长征八号运载火箭完成了“首秀”，从文昌发射场2号工位发射，顺利完成首飞，它有力地增强了我国大吨位低轨和太阳同步轨道卫星的发射能力，同时将探索芯一级和助推整体回收技术，备受国人关注！

在长征八号发射之前，我国8吨以内低轨、5吨以内极地/太阳同步轨道的运载能力均存在空白。比如要发射一枚4吨的太阳同步轨道载荷，若用运力较大的火箭发射，是“杀鸡用牛刀”，运力小的则难以实现。于是，长征八号火箭应运而生，它在填补空白的同时还有能力执行2-3吨高轨任务，既弥补了长征二号/四号/六号/十一号和长征五号/七号之间的空白，又可给长征三号系列做补充，适应性强，灵活性好，可谓超级万金油。

1. 长征八号基本情况

长征八号运载火箭是中国运载火箭技术研究院研制的一型采用无毒无污染推进剂的新型中型运载火箭，主要面向具有国际竞争力的商业卫星发射任务。

长征八号芯级是基于长征七号运载火箭和长征三号甲系列设计的。火箭一子级状态与长征七号火箭芯一级基本一致，采用2台YF-100液氧煤油发动机。火箭二子级状态与长征三号甲系列火箭芯三级基本一致，直径3米，采用2台YF-75液氢液氧发动机。同时火箭将捆绑2台120吨级助推器，同为YF-100液氧煤油发动机，是两级半构型的运载火箭。

长征8号起飞推力约480吨，具备二次点火能力，700公里太阳同步轨道运载能力5吨，近地轨道运载能力7.6吨，地球同步转移轨道运载能力2.8吨。火箭年执行发射能力初期为每年10发，后期年产可达20发。任务准备周期为8-15日。从签署合同到火箭出厂，履约周期约12个月，发射周期约为10天。

长征八号属于我国新一代运载火箭，以现役和新一代运载火箭技术和模块为基础研发，可靠性高，并将大幅降低中低轨卫星的发射成本，在商用卫星发射市场前景可观。未来将用来替代长征二号系列和长征四号系列常温推进剂火箭。

2. 可回收的长征8号改进型（CZ-8R）

近年来，可重复使用运载火箭的规模化量产，成本降低，成为了国际航天发射领域的新宠。长征8号改进型（CZ-8R）拟采用可回收技术，实现芯一级与助推器的整体垂直回收与重复使用，这将会是中国首个有望实现火箭一级回收技术的火箭。将在技术上牵引我国运载火箭技术新发展，进一步降低发射成本，提高市场竞争力。

火箭回收是一项复杂的技术，它相当于把一只2B铅笔向上抛出，在飞过528米的高度之后，准确的而且是笔尖冲上的落回笔袋里。对于一枚飞行到数百千米高度的数百吨火箭而言，还需要解决飞得稳、控得精、落得准、站得住等问题，才能谈成功的回收。

那么，火箭回收有哪些关键技术呢？

首先是火箭发动机的多次启动技术，以及对可调推力技术。当完成了运送任务的火箭返回时，发动机要从关机状态二次点火，但此时火箭质量减轻，质心位置变化，所以就要求发动机的推力作出相应调整，从而实现平稳降落。实现发动机推力可调这一技术对发动机燃烧、涡轮泵、阀门等组件的要求很高，实施控制的主控软件也要足够“鲁棒”。

第二个难点是要精确地控制火箭飞行姿态和降落位置。几十米长的火箭，要在太空中完成减速、调姿，最终达到竖直降落的状态，这对火箭的操控性以及稳定性要求很高，除了自身稳定还要有对抗外部干扰的能力，当火箭下降到距离地面20公里以下的区域时，大气环境影响剧烈，需要矢量尾喷管根据火箭垂直状态的变化，随时灵巧的改变火箭推进剂反推的方向，快速抵消外力造成的变化，来维持稳定。借助导航卫星的精确定位，能够帮助火箭回收时准确定位，但是要控制落点误差在米级的水平，就需要火箭自己长出“翅膀”来帮忙。早在2019年7月26日发射的长二丙火箭上就出现了这种“小翅膀”，它的名字叫做格栅舵，能够利用气动外形控制火箭滚转、俯仰、偏航，从而实现准确降落在预定地点。

第三个难点就是大气阻力，火箭的外形是个圆滚滚的柱子，相当的不流线型，会在返回时与大气层发生剧烈摩擦，摩擦生热，产生接近1500度的高温，同时威胁火箭外部结构和内部的仪器设备，所以，对于返回时火箭专门的隔耐热设计是必不可少的。

最后一个难点就是落地一瞬间，除了反推发动机，承受火箭所有质量和加速度的着陆支架尤其关键，无论如何精细的控制火箭降落瞬间的速度，总要有一个速度变化产生的较大动量，着陆支架要能起到足够的缓冲作用，也就是“温柔”的将火箭停住，同时，还要足够“强壮”，不能让火箭发生倾斜、侧翻。

完美完成首飞的长征八号火箭为未来我国的回收技术开展了前期的铺垫工作，未来的长征八号R型（CZ-8R）就将使用箭体垂直起降技术，其芯一级和助推器将分别使用2台和1台120顿级液氧煤油发动机，可具备2次启动以及65%变推力能力，大幅降低火箭生产和发射费用，提高发射效率。

长征八号火箭不仅能够帮助我们在商业航天发射市场占据一块重要的阵地，其技术探索更有助于新型火箭的革新。当然，长征八号只是我国新一代火箭中的一份子，它可以跟其他兄弟“火箭”共同发力，托举我国的航天奔向更深更远的星辰大海！

12 月 22 日 12 时 37 分，我国自主研制的新一代中型运载火箭长征八号首次飞行试验，在中国文昌航天发射场顺利实施。

长征八号首飞©️TeaTia

中国长征火箭家族在1970年横空出世，东方红的声音响彻太空。但彼时的长征一号更多是技术验证和为航天奠基，无论是能力和技术发展潜力都非常有限，发射过两次后就基本停止，需要新一波火箭扛起大梁。经过若干年发展后，形成了长征二号、三号、四号三大系列。

其中

a.长征二C/D主攻小型载荷，一般是1-3吨级，可发低轨、极地轨道、太阳同步轨道，几百千米高；长征二F是我国载人航天专用火箭，唯一带逃逸塔的，所有的神舟和天宫都由它发，轨道一般400千米高，最高到8.6吨运力

b.长征三A/B/C则是高轨专用，20000-36000千米乃至到月球，我国的北斗、各路通讯卫星、乃至嫦娥工程，大都是它们来的。能力强、成功率高，王牌火箭家族。最近系列也出现了首次发射太阳同步轨道的长三B改型，刚在12月发射，但这个系列主要定位并不在于此

c.长征四B/C与长征二C/D略有重合，毕竟是两个单位（北京VS上海）做的，互为补充也互为竞争，它们一般针对太阳同步轨道，运力2-3吨。其实并不强大。。。

所以这里有个非常大的问题：3吨以上的太阳同步轨道和极地轨道搞不定。但它们实在太重要了，它们的三大特点是：

1.轨道低，一般500-1500千米之间，大概90-110分钟就围绕地球一周，遍访地球很快；

2.轨道倾角87-98度（太阳同步一般97/98的样子）之间，基本能覆盖全球，远不是其他卫星能做到的；

3.尤其是太阳同步轨道，每次路过当地的时间（例如从南向北）固定，意味着路过时当地的光照条件和（人）工作时间一致

尤其是第三条，非常重要。因此，太阳同步轨道是遥感、资源、气象、科学、高端“农业”卫星的必备选项，非常宝贵的资源。所以，这里也拥有世界上最顶级最贵那种的卫星。举个例子，重达20吨、对地分辨率达到分米级、70年代技术就成就了哈勃太空望远镜的锁眼系列卫星，一颗20亿美元左右，绝大部分就分布在太阳同步轨道。只不过是椭圆轨道，能近能远

上一代锁眼（KH11）大致尺寸图©️Giuseppe De Chiara 1968

如果看长征二、三、四，干不了这两种轨道更重（3吨以上）更远的活， 且这些火箭的核心推进都依赖传统的四氧化二氮、偏二甲肼（长三上面用了液氧液氢），剧毒且比冲一般。火箭的尺寸严格被运输隧道限制，3.35米直径是极限。且它们只能在三大卫星发射中心，酒泉、西昌和太原发，尤其是太原主攻太阳同步轨道，但它们都有火箭残骸问题。总体上，改进的空间极其有限。火箭是决定一国航天发展的基石，如果连大型载荷都上不去，岂不说不过去？

因此，对于这两种轨道而言，缺了一个很重要的能力：3吨以上的大型载荷怎么办？例如我们的高端雷达干涉或光学遥感农业卫星？

事实上，新一代火箭在快速接班，长征五号专攻大活，很重很远很大那种（嫦娥五、天问一、空间站、望远镜）；长征七号是中流砥柱，不仅取代长三甲系列，也能送近地大活（例如天舟）。可是，它们太贵了，如果只是发几吨的卫星，性价比不高。长十一和长六主攻小型商业载荷，但目前也干不了大活。

但这个发射缺口依然没有补上，就像长二和长四部分功能重合一样，北京和上海两个主力航天单位，都会有项目。上海是长六甲，等待首飞，还要挑战中国固液混合推进组合。北京这边，就是主力长征八号了，今天发射的主角。长八账面指标更强一些。

长征八号这几张闺房图太酷了©️航天科技集团

与此同时，国际上又出现了一些新情况，最大的鲶鱼就是SpaceX家可复用火箭猎鹰系列，倚仗可复用、规模化量产，成本极其低廉，以至于血洗了国际商业航天发射市场，美国传统的联合发射同盟不断有火箭被逼退役，著名的德尔塔家族被逼的只剩德尔塔-4重型了，而且目前形势岌岌可危。搞可复用火箭，也成为大家的共识。

综上，长征8号就是专门用来解决上述问题的，而且性价比奇高，目标是把这些问题集中解决。它的特点主要有，

1.取长补短，模块化设计理念。火箭芯一级用长七方案，二级采用长三王牌火箭方案。

2.完全抛弃落后燃料，使用液氧液氢、液氧煤油。

3.任务的核心是长二、四、六（长六甲可以覆盖部分）、十一做不到，但是用改型的长五、七又浪费的中型载荷的极地轨道、太阳同步轨道和部分低轨任务，具体说来就是8吨以内低轨、3-4.5吨极地/太阳同步轨道任务。同时，有能力发射小型2-3吨级别的高轨任务，给长三系列做补充。万金油！

4.未来将挑战火箭一级回收技术的火箭（五年内的规划），它要带着助推一起回来，难度很大！这是最大的亮点！不过回收火箭不是一朝一夕能够成功的，SpaceX也是在无数爆炸中才换来了成功，目前是不能回收版本，随后长八R逐渐技术迭代实现回收

5.由于这是一个用了可复用回收技术、模块化快速组装、高可靠性、通用化设计、准备周期短发射频率高、定位于中型载荷的火箭，也意味着它将定位于性价比高的商业发射。同时它将作为我国火箭回收技术的试验田，技术成熟后会不断应用在新型火箭上。

长征八号今天发的载荷，叫新技术验证七号卫星，很好很厉害的卫星！

（带娃间隙随手写的，没认真排版修改，见谅）

---

  b-h-618 网友的相关建议: 
      

SLS，这个项目什么都推迟，推迟，再推迟，只有试车是提前结束的。 2333333

PS：别的答主有说SLS是鸽王的，你们不要搞篡位，把我詹姆斯·韦伯望远镜置于何地？把鸽王中的鸽皇毛子的科学号实验舱置于何地？[手动狗头]

如果简单计算一下，SLS Block I 理论最大地月转移轨道运力27吨时的发射质量（忽略整流罩）2497吨，地月转移轨道运载系数1.081%

而被批拉跨的长征五号，理论地月转移轨道运力9.4吨，此时发射质量（忽略整流罩）861.7吨，地月转移轨道运载系数1.090%

是的，SLS Block I 地月运载系数还不如长征五号，用固体燃料就是这样，高比冲分级燃烧循环发动机，高推重比发动机，高干质比都救不回来，不过起飞级固体燃料的比冲劣势影响其实并不大，运载系数其实也没差多少。

SLS的一级发动机也不是史上最强大的，只能说是NASA或者美国史上最强大的起飞推力。

SLS起飞推力 固体助推器 1490吨X2 + RS-25 190吨X4=3740吨，航天飞机起飞时RS-25长时间处于104.5%的工作状态，按照这样计算3774吨，超过了土星五号（土星五号第一级F-1发动机有两个版本，按照自从阿波罗9号起启用的稍微增推版本，起飞推力为3582吨），不得不说，大型固体发动机是真的大力出奇迹。

相比之下，苏联发射过2次的能源号运载火箭RD-0120X4+RD-170X4起飞推力3547吨，甘拜下风。

但N1运载火箭靠30台NK-15火箭发动机，起飞推力达到了4633吨，迄今为止一直保持着运载火箭起飞推力的世界纪录。当然四射四败的实战记录让人有点不好意思提起它，但它的确是记录创造和保持者。

目前正在研制的重型运载火箭起飞推力最高的将是SpaceX的星舰，一级28台猛禽，可以提供225X28=6300吨的起飞推力。

起飞推力第二高的是长征九号，一级和助推12台YF-130，提供5873吨的起飞推力。

---