这次胖五两年后成功复飞?
2016年11月长征-5号运载火箭“胖五”第一次发射取得了部分成功,2017年7月长征-5号进行第二次发射,但在点火300秒后坠入大气层,发射任务失败;而在失败两年后的2019年12月27日20时45分,长征-5号遥三运载火箭再次发射升空,在飞行约37分钟后将重量超过8吨的实践-20号卫星成功送入远地点6.8万公里的预定轨道,宣告了长征-5号此次发射取得了圆满成功。
▲长征-5号第三次发射
此次长征-5号运载火箭的圆满成功,不仅在国内是一片欢庆,在国际上也引起了巨大的反响。为此,也有很多人不解,为何我们今年航天发射次数都已经30多次了,此次长征-5号运载火箭的发射还会如此受关注呢?接下来布武来讲一下长征-5号运载火箭此次成功的意义和重要性:
“胖五”运载力现役运载火箭第三首先,长征-5号运载火箭“胖五”是我国现役推力最大的运载火箭,它的箭体长度为56.97米,虽然只比长征-2F长了一点,但却有着5米箭体直径,这也是为何长征-5号被称为“胖五”的原因。另外,长征-5号运载火箭还有这867吨的自重,1078吨的最大推力,近地轨道运载能力超过了25吨。
▲全球运载火箭排名
25吨的近地轨道运载能力是什么水平呢?超过了俄罗斯队现役最强的“质子-M”运载火箭,仅次于美国的“重型猎鹰”和“德尔塔-4”两款重型运载火箭,在全球现役运载火箭中可以取得第三的排名,就算放眼在全球运载火箭历史上,也可以达到前6的水平(其实苏联的N1运载火箭虽然强大,但试飞四次都爆炸了,而能源号在载荷入轨的时候也失败了,勉强可以称长征-5号是运载火箭历史排名第四的)。
▲全球运载火箭对比
“胖五”肩负空间站建设、嫦娥探月、首探火星三大重任“能力越大,责任也就越大”,长征-5号运载火箭有着25吨的近地轨道运载能力可不是研发着玩,而是至少肩负着中国空间站建设、嫦娥5号探月工程和探索火星这三大重任。在空间站建设方面,我们虽然不能像多国联合的那样建设一个434吨的国际空间站,但建设一个100吨的空间站,如果是依靠之前的长征-3B或者长征-2F,至少要发射10次而且还不能有大的部件,所以建设空间方面没有长征-5号这样的大推力火箭也是万万不行的;
▲空间站设想图
执行探月工程三期(绕、落、回)主任务的嫦娥5号探测卫星,也是需要由长征-5号运载火箭进行发射到月球的背面,然后采集样本并返回地球的,同样也需要巨大的推力来支持,如今这一计划和和空间站建设一样都受到了影响,进行了些许推迟;另外,2020年7-8月份也是26个月一次火星探测的窗口期(就是地球和火星距离最近的时期),如果错过就还要再等26个月的时间,即便是窗口期也有着5500万公里的距离,所以同样也需要长征-5号来执行发射运载任务。
▲嫦娥-5号设想图
如今,长征-5号大推力运载火箭第三次发射的圆满成功,可以说将之前空间站建设、嫦娥5号探月、首次探索火星这些重要且产生的不确定因素都稳定了下来,使得在2020年我们已经完全有能力去做这些事情了。
“胖五”安全无毒、推力强劲在过去以前,我国的运载火箭因为深受弹道导弹燃料的影响,大多采用的都是偏二甲肼 (UDMH) 和四氧化二氮 (N2O4)两种推进燃料,这两种燃料虽然可以在常温下长时间保存,但它们同时也有着很大的毒性和污染性,在运输、加注时不仅存在着巨大的风险,在火箭飞行燃料燃烧时还对环境有着很大的污染。
▲火箭发动机
而如今,到了长征-5号这一代就不一样了,因为长征-5号运载火箭将推进剂燃料换成了液氧-煤油和液氢-液氧这两种几乎无污染的推进剂,煤油在日常中属于非常常见的燃料,微毒或者说是无毒,而且可以在常温下长时间储存,安全性比之前的燃料提升了不少。而液氢-液氧就更厉害了,除了温度低一点之外(其实不是低一点,液氢温度需要达到零下253℃,液氧的温度需要达到零下183℃)它们相结和组成的推进剂燃烧更是只产生水,真正的一点污染也没有。
▲长征-5号遥二火箭
另外,长征-5号大推力运载火箭是采用新一代YF-100液氧-煤油发动机(助推器)和YF-77液氧-液氢发动机(芯级)相结合的方式,YF-100液氧-煤油发动机单台最大推力约为120吨,该发动机消耗每千克燃料在每秒产生的推力比之前的偏二甲肼 (UDMH) 和四氧化二氮 (N2O4)燃料提升了15%-20%,这也就使得长征-5号运载火箭的推力更加强劲,在同质量的燃料小可以有更高的载重或者飞行更远的距离。
▲长征5号组成方式
为长征-9号重型运载火箭做铺垫长征-5号运载火箭虽然性能强劲,有着近地轨道25吨的运载能力、超过1000吨的最大推力,但要完成载人登月的任务还是远远不够的,要知道美国的“土星-5号”重型运载火箭有着3039吨的起飞重量和3408吨的最大推力,近地轨道运载能力更是高达139吨,是长征-5号的近6倍,昔日发射到月球的“阿波罗”飞船也有着50吨的重量。
▲未来大推力运载火箭
载人登月和不载人的差别是非常大的,需要飞向30万公里外的月球还要再拐回来,同时还要带上航天员、食物、水和更多的设备,这就需要运载火箭有着更大的载重和推力,一来二去长征-5号的推力还载重就不够用了,所以我们的载人登月需要推力更大的重型运载火箭,也就是已经在航展上展出过的长征-9号重型运载火箭。
▲长征-9号概念图
按照航展的展示的数据来看,长征-9号重型运载火箭有着110米的长度和10米的直径,设计近地轨道运载能力为140吨,月球轨道运载能力超过了50吨,最大推力在4000吨以上,名副其实的载人登月任务的承担者,不过长征-9号重型运载火箭目前尚未正式立项,似乎也在等着长征-5号的技术作为一点点的铺垫。
▲中国各种运载火箭
结语总之,此次长征-5号大推力运载火箭“胖五”的的发射使得我国的航天技术水平有了很大的提升,在近地轨道运载能力方面达到现役全球前三的位置。而且,长征-5号运载火箭的成功也为未来我国空间站建设、嫦娥5号探月、首次探索火星铺平了道路,同时也为长征-9号重型运载火箭的前期研发进行了技术铺垫。