长征五号开启大火箭新时代 迈向航天强国

央视直播画面截图

　　大公网11日3日讯（记者刘凝哲 文昌报道）三十年磨一“箭”，中国全新一代大推力运载火箭长征五号3日晚在中国文昌航天发射场升空。这枚被爱称为“胖五”的大火箭，开启中国运载火箭绿色无污染的大推力新时代，将中国进入太空能力提升逾2.5倍。长征五号全面突破247项先进核心技术，运载能力稳居世界同类运载火箭前三甲。长征五号未来将承担探月工程嫦娥五号任务、载人空间站建设以及火星探测工程，它的成功发射改变着世界运载火箭的格局，为中国迈向航天强国铺就出一条“天梯”。

　　11月3日20时43分，中国最大推力新一代运载火箭长征五号，在中国文昌航天发射场点火升空，约30分钟后，载荷组合体与火箭成功分离，进入预定轨道，长征五号运载火箭首次发射任务取得圆满成功。通讯员宿东摄，图片来源：中新网

　　论证于1986年，预研于1996年，立项于2006年，发射于2016年，长征五号运载火箭承载着中国航天事业的期待。20层楼高，箭体直径五米，庞大的长征五号火箭是中国研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程，代表着中国运载火箭科技创新的最高水平。它的近地轨道的运载能力达到25吨，地球同步转移轨道运载能力14吨级，地月转移轨道运载能力8吨级，令中国进入太空的能力提升逾2.5倍。

“长五”直径5米被爱称为“胖五”。大公报海南传真

　　长征五号是中国运载火箭升级换代的里程碑工程，创新难点多、技术跨度大、复杂程度高。它的身上有着太多的“第一”，配备的三种全新大推力发动机分别摘得中国“最大推力液氧煤油发动机”、“最大推力氢氧发动机”和“比冲性能最高的火箭发动机”三个桂冠。在研制过程中，长五火箭

　　共计突破大直径箭体结构、大型低温捆绑火箭耦合振动抑制等12大类247项新技术，累计开展7000余次、1000余项地面试验，火箭动力系统试车、模态试验、助推器分离、整流罩分离、发射场合练等多项大型地面试验，创下了中国液体运载火箭研制规模之最。

记者深入文昌发射场腹地，在位于发射塔架约3公里处拍摄基地全景。大公报记者刘凝哲摄

　　在中国今年逾20次的航天发射中，长征五号是最受瞩目的，这不仅因为它的大、它的难，更因为长五承载任务之重，可以说它的成功首飞决定着中国未来航天计划会否如此推进。2017年下半年，长五将托举起嫦娥五号探测器，完成着陆月球探测并取样返回地球的重任。载人空间站的核心舱，三次发射任务全部都由“胖五”改型承担。而2020年中国将实施的火星探测计划，一次性实现对火星的环绕、着陆、巡视探测，也指定由长征五号执行。

　　“长征五号给了中国更大的航天舞台”。不仅是已立项实施的航天工程，长五还可能实现更多科学家们“天马行空”的畅想。“中国原来不能进行大型望远镜的发射，运力不够，太空中也不好组装，现在长五可以扔一个20吨的上去，咱们的科学家就可以做了，中国也能在太空放一个哈勃望远镜”，原国家航天局局长栾恩杰院士说，长五代表着大火箭时代的到来，这令中国在太空中的活动能力、活动范畴、活动内容进一步扩张、扩大。

清晨的文昌航天发射场。王泗江拍摄

　　中国首个全数字化火箭  每个螺钉一目了然

　　全新研制的长征五号运载火箭，是中国火箭研制史上第一个全三维数字火箭。核心技术中国具有完全自主知识产权，采用新技术比例远超过国际惯例的30%。巨大的长征五号，使用多达十几万个零部件，设计量超过以往火箭的3.5倍以上，如何应对这一新挑战？航天工程人员采用了全数字化三维设计方法，细到每一个螺钉的大小和位置都能一目了然。

　　众所周知，火箭研制是一个高风险事业。长征五号火箭不仅块头大，而且技术新，这意味着它比以往任何一个型号长征火箭都要复杂。以往长征火箭使用零部件最多几万个，而长征五号使用零部件达十几万个。为此，工程人员首次在型号研制中全面推进先进的数字化设计手段，引进三维数字化设计工具，实现了数字化模装替代实物模装，完成了型号数字化设计、数字化分析、数字化试验的三大数字化工作，这大大缩短了研制周期、节约了研制经费。

　　此外，长征五号还首次实现了数字化总装对接，令中国运载火箭告别了“手动合体”时代。中国现役运载火箭芯级的最大直径是3.35米，贮箱长10米左右，而长征五号大火箭的贮箱直径5米、长20米、重5吨，靠“眼看、嘴喊、手工推”的老办法已不管用。为此，航天技术人员用测量系统代替人的眼睛观察箭体位置和姿态；用控制系统代替“喊号手”处理测量系统的数据，并向机械设备系统传送控制指令，让机械设备系统调整箭体位置、姿态，完成对接。这一技术，亦令中国成为继美国等航天强国后又一个掌握数字化总装对接技术的国家。

采用了247项核心关键新技术。大公报海南传真

　　火箭就像搭积木 “胖五”技术助力众多“小兄弟”

　　长征五号是中国最庞大的运载火箭工程。航天专家们采用中系列化、组合化、模块化思想设计，这令长五火箭的模块产品尽可能通用，让“火箭也像搭积木”。虽然“胖五”在今日才发射，但其研制过程中的系列新技术已支撑起长征六号、长征七号等“小兄弟”的成功首飞，它们共同开启着一个中国运载火箭的新时代。

　　国防科工局系统工程司副司长赵坚向本报表示，长五运载火箭遵循“一个系列、两种发动机、三个模块”的发展思路，也就是要“构建一个新一代运载火箭系列，实施液氧煤油、液氢液氧两种发动机研制，形成基于新型动力系统的5米直径、3.35米直径、2.25米直径箭体模块”。长五牵引着中国新一代无毒无污染运载火箭系列的发展。

　　值得一提的是，长五自身拥有六种构型设计，由直径分别为5米的芯级模块、3.35米及2.25米的助推器模块，与50吨氢氧发动机、120吨液氧煤油发动机分别“组合搭档”工作，形成一个完整系列。这种模块化组合设计，不仅使长征五号能够满足不同用户的多种需求，而且因运载能力强，可实现一箭多星，降低入轨成本。这些“硬本领”，不仅令长征五号火箭综合性能指标达到国际先进水平，而且大幅提升了中国自主进入空间的能力。

　　此外，虽然长征五号采用全新技术，研制复杂程度超过以往任何一个型号的长征系列火箭，但其设计可靠性却是最高的。中国现役火箭设计可靠性最高的是0.97，长征五号设计可靠性达到了0.98。为达到0.98的高可靠性，长征五号的核心控制仪器普遍采用了三取二的冗余技术。而所谓三冗余，就是有三个同样的仪器互为备份，这极大提高了“胖五”的可靠性。

中国文昌航天发射场发射勤务塔。王泗江拍摄

　　揭秘“冰箭”  “满肚子”深低温 须穿“防寒服”

　　长征五号运载火箭也被称为“冰箭”，其重达800多吨的“体重”里有90%是深低温液氢液氧燃料，其中液氢温度达-253摄氏度、液氧达-183摄氏度，这几乎达到了温度的极限。此外，长征五号仅低温推进剂加注量就达到中国现役火箭的30多倍，可想而知，“冰箭”对于中国运载火箭来说堪称质的飞跃。

　　如何将数百吨的深低温燃料加注到长五火箭内，成为航天部门首先须应对的难题，航天科技集团一院为此设计了一套堪称“亚洲之最”的大火箭低温加注系统，具有规模最大、技术最先进、流程最复杂等特点。系统的低温阀门有200 多个、气动阀门1000 多个，低温管路达1 万多米、供气管路3 万多米，电缆100多公里，规模是以往火箭“低温加注系统”的几倍。此外，由于加注流量大，密封、绝热难度大，安全性和环境适应性要求高，该系统在技术上实现跨越。

　　虽然11月的海南文昌依旧温暖，但“满肚子”深低温燃料的长五会不会冷？航天专家介绍，由于火箭的贮箱外都穿着一层“防寒服”，令它外表面温度依然可以一直保持在0℃以上，让火箭内部的仪器、设备、电缆等正常工作。“防寒服”由先进材料制成，一共不到30毫米，却是给火箭保持体温的利器，“冰箭”不冷，全靠于此。

文昌发射场总装测试厂房。王泗江拍摄

　　中国为何选择发展低温火箭？

　　长征五号运载火箭因使用低温推进剂而有“冰箭”之称。中国为何选择将低温推进剂作为新一代运载火箭的“口粮”？细数现代运载火箭的发展历史，不难发现在世界航天里程碑式的跨越之中都与低温火箭有着关系。

　　航天专家介绍，现代运载火箭源于二战期间，德国研制的V2弹道导弹开启人类发展运载火箭的技术之门，其首次选择上就使用了低温液氧和酒精组合。相同的是，苏联将初期同样用于洲际导弹的R7改装为运载火箭，并成功发射了人类历史上的首颗人造地球卫星，推进剂依旧是低温液氧和酒精组合。

　　1961年4月12日，世界第一位太空人加加林乘坐苏联东方号运载火箭进入地球轨道运行并安全返回地面，载人航天工程也由此拉开大幕。这一次，载人的东方号运载火箭推进剂选择的是低温液氧和煤油组合。同一时期的美苏太空竞赛将运载火箭技术推到了登峰造极的地步。当时，著名的土星5火箭一子级推进剂选择了低温液氧和煤油组合，二子级和三子级推进剂选择了低温液氢和低温液氧组合。

　　20世纪末，包括中国在内的世界主要航天大国陆续开展了新一代运载火箭的研制。在这次运载火箭的更新迭代中，低温火箭仍是主攻方向。21世纪的“商业航天”时代，以低成本为目标的美国SpaceX公司研制的猎鹰1和猎鹰9运载火箭使用的依然是低温液氧和煤油组合。

　　中国的航天专家表示，历次航天发展重大转折都与低温火箭有关，这并非巧合。研究发现，虽然较之常温推进剂，低温推进剂带来一系列技术难题，但低温推进剂组合的比冲参数往往显著高于常温推进剂组合，而比冲参数直接影响着运载火箭的能力。此外，相较于普遍具有毒性和强腐蚀性的常温推进剂而言，低温推进剂组合的无毒、无污染特性，绿色环保也成为人们选择低温火箭的另一重要原因。

从海上看中国文昌航天发射场。王泗江拍摄

　　长五新动力助推新生活

　　长征五号大火箭采用全新动力，包括三型两种低温火箭发动机：液氢液氧发动机和液氧煤油发动机。在新动力研制过程中，大量新技术、新产品得以转化为民用。一系列“宛若欧美一样精良的工作设备，媲美日本产品的精致的生活用品”的航天产品，正通过走近国人生活。

　　航天科技集团六院是长五火箭新动力的研制单位。该院院长刘志让表示，长五火箭的液氢液氧发动机和液氧煤油发动机，在包括热能控制技术、涡轮流体技术、特种密封技术、燃烧技术、传热技术、特种焊接技术及特种工艺等方面，都实现了技术与成果转化，民用产业占该院总产值的六成以上，在国防科技系统中独树一帜。

　　航天新动力产品，已进民众的日常生活中。通过精密电控技术研制生产的智能流体表，可用作厨房中的IC卡燃气表，计量精度比同类产品高出50倍。墙上用的壁纸，塑料膜用手轻轻一拉就容易变形，利用航天技术的柔版印刷机生产壁纸时，印刷机上连续滚动200米后不起一丝皱纹。而利用航天技术研制的“白色家电”专用高白度树脂，没有色差、暗点、黑点、气痕，领先国内市场。在国内市场行业领先。甚至是利用电控、仿真、流体等技术研制的热水器，让人随时喝上新鲜水，杜绝千沸水、阴阳水、隔夜水，且节能80%。

　　长五大火箭新动力一个重要的特点，就是绿色环保。航天科技六院通过掌握发动机热能控制技术，拥有了低压低热值燃气燃烧等为代表的十余项燃烧技术，形成了以燃烧产物的组分模拟计算为核心的焚烧处理技术。这些技术可以彻底解决工业废水中高浓度盐排放的环境污染问题，并为农药、煤化工、精细化工的废水处理带来了新的解决方案。硫回收、脱硝的成套工艺技术及装备，有效地控制了硫黄、硝等有害物质向大气排放，成为消除大气雾霾的重要技术选择。

　　此外，基于发动机燃烧技术，航天科研人员实现了固体垃圾及危险废弃物焚烧无害化处理以及生物质资源化转化利用，解决工业污泥、低放射性核废料、医疗垃圾等固体垃圾处理难题，消除废物对土壤和地下水的污染，且废物焚烧产生的热能可有效应用于供热和发电。秸秆、稻壳焚烧变废为宝，可广泛应用于涂料、电子、造纸、医药等领域。