長征七號(hào)火箭有多牛

2016-08-10 12:53:31

科學(xué)之友 2016年8期

長征七號(hào)運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射場首飛成功。中國研制的這一全新中型運(yùn)載火箭，代表了中國近60年運(yùn)載火箭研制領(lǐng)域的最高水平。此次發(fā)射刷新了中國航天史上的多個(gè)紀(jì)錄，開始了中國運(yùn)載火箭發(fā)展的新篇章。

先進(jìn)技術(shù)眾多

長征七號(hào)有哪些突出的先進(jìn)性？幾位海外專家首先談到了這種火箭采用的新燃料。

俄羅斯聯(lián)邦國家航天集團(tuán)公司旗下知名期刊《航天新聞》觀察家伊戈?duì)枴だ鞣虮硎荆L征七號(hào)用液氧煤油完全替代了此前的高沸點(diǎn)燃料，前者不僅價(jià)格低廉，而且更加安全。美國行星學(xué)會(huì)的載人航天專家賈森·戴維斯也認(rèn)為，液氧煤油燃燒后生成的是無毒氣體和水，有利于環(huán)保，正在美國走紅的“獵鷹9號(hào)”火箭用的也是這種燃料。

法國國家航天研究中心專家熱羅姆·維拉分析說，長征七號(hào)可以在不變更發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭各級(jí)的情況下加裝不同的助推器，并使這些“模塊”協(xié)同工作。

中國空間技術(shù)研究院研究員龐之浩也指出，長征七號(hào)采用通用化、組合化設(shè)計(jì)，通過調(diào)整助推器個(gè)數(shù)、增加固體助推器、在火箭頂端增加上面級(jí)，可實(shí)現(xiàn)新一代中型運(yùn)載火箭系列化。

俄羅斯副總理羅戈津曾表示，在運(yùn)載火箭研發(fā)中著力采用數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)，可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。

長征七號(hào)就是中國首枚采用全數(shù)字化手段研制的火箭。它從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)均采用全三維數(shù)字平臺(tái)，基于統(tǒng)一的三維模型實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、分析、仿真、生產(chǎn)與組裝的數(shù)字化研制新模式，建立了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為其他火箭型號(hào)的推廣應(yīng)用樹立了典范。

“中國工程師改造了新火箭敏感的內(nèi)部部件和整流罩，使長征七號(hào)具備了防風(fēng)雨的特性。”戴維斯在一篇博客中寫道。鑒于海南發(fā)射場氣候潮濕，常有大風(fēng)，長征七號(hào)從頭到腳的排氣孔都采取了專門的防水措施，并配有防風(fēng)減載裝置，可在中雨條件下發(fā)射，在8級(jí)大風(fēng)中垂直轉(zhuǎn)運(yùn)。

綜合指標(biāo)突出

有比較才有鑒別。長征七號(hào)的指標(biāo)與當(dāng)前世界一流運(yùn)載火箭相比究竟如何？

依據(jù)目前世界一流運(yùn)載火箭的發(fā)展水平，近地軌道運(yùn)載能力在50噸以上的是重型火箭，近地軌道運(yùn)載能力在15～50噸的屬于大型火箭，運(yùn)載能力在2～15噸的稱為中型火箭，在2噸以下的叫小型火箭。長征七號(hào)火箭屬于中型運(yùn)載火箭。

2010年6月，攜帶飛船模型的美國“獵鷹9號(hào)”火箭首射成功。當(dāng)時(shí)尚屬中型火箭的“獵鷹9號(hào)”，其地球同步轉(zhuǎn)移軌道的運(yùn)力只有4噸多。但通過近些年的多次改進(jìn)，“獵鷹9號(hào)”已升級(jí)為大型火箭。

俄羅斯的“聯(lián)盟”系列中型火箭種類較多，可分別發(fā)射載人飛船和貨運(yùn)飛船，或與他國合作發(fā)射衛(wèi)星。與其相比，長征七號(hào)的近地軌道運(yùn)載能力有過之而無不及。

美國的“安塔瑞斯”火箭、印度的極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭和地球同步軌道運(yùn)載火箭也屬中型火箭，但推力較小。其中“安塔瑞斯”用于發(fā)射“天鵝座”貨運(yùn)飛船，2014年該火箭升空后爆炸，目前擬改用新的發(fā)動(dòng)機(jī)。印度的上述2種火箭只能發(fā)射質(zhì)量較小的衛(wèi)星。

長征七號(hào)的近地軌道運(yùn)載能力為13.5噸，太陽同步軌道運(yùn)載能力是4.5噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力達(dá)7噸。它將主要用于發(fā)射“天舟”貨運(yùn)飛船，為中國未來的空間站運(yùn)送補(bǔ)給，也可承擔(dān)國內(nèi)外主流衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。

例如，它能將13.5噸的有效載荷送入近地軌道，這在國外同類火箭中具有先進(jìn)水平。其發(fā)射可靠性達(dá)到98%，屬于國際先進(jìn)水平。其發(fā)動(dòng)機(jī)還采用了世界最先進(jìn)的高壓補(bǔ)燃循環(huán)系統(tǒng)。

未來，長征七號(hào)還需通過多次發(fā)射來全面驗(yàn)證火箭設(shè)計(jì)的正確性和各項(xiàng)性能指標(biāo)，從而使火箭逐漸定型。預(yù)計(jì)到2021年這一火箭的各項(xiàng)技術(shù)趨于成熟穩(wěn)定時(shí)，長征七號(hào)將逐步替代現(xiàn)有的長征二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)系列，承擔(dān)中國80%左右的航天發(fā)射任務(wù)。

龐之浩指出，綜合分析世界各種現(xiàn)役中型運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力、所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、每次發(fā)射的成本、火箭的可靠性、對(duì)各種發(fā)射場的適應(yīng)能力等多種因素，長征七號(hào)的性能僅次于已升級(jí)為大型運(yùn)載火箭的“獵鷹9號(hào)”，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。