“高軌新兵”入列：揭秘長征七號A

3月12日凌晨，由中國航天科技集團一院抓總研制的長征七號A運載火箭（下稱“長征七號A”），在海南文昌發射場點火升空，將試驗九號衛星送入預定軌道。本次發射的試驗九號衛星主要用于空間環境監測等新技術在軌驗證試驗。

長征七號A是在長征七號火箭基礎上，與長征三號甲系列火箭三子級組合形成的三級半火箭，是我國新一代中型運載火箭的主力構型，同時具備零傾角軌道、奔月軌道等高軌發射能力。

目前我國具備高軌道發射能力的主力運載火箭，能夠將5.5噸的有效載荷送到地球同步轉移軌道。而長征七號A運載能力不低于7噸，填補了我國運載火箭地球同步轉移軌道5.5噸至7噸運載能力的空白。

未來，在36 000公里的地球同步軌道上，具備7噸運載能力的長征七號A將和具備5.5噸運載能力的長征三號甲系列火箭、具備14噸運載能力的長征五號火箭一起，形成更加優化、合理的能力布局，這將大力提升中國航天進出空間的能力，對推進高軌道衛星組網建設具有重大意義。

作為長征七號系列運載火箭的新成員，長征七號A與長征七號有何異同？

長征七號A是為了滿足高軌道發射能力而研制的一型火箭。所謂“高軌道”通常是指近地點200公里、遠地點36 000公里的地球同步轉移軌道。北斗導航衛星、通信衛星都是這個軌道上的“常客”。目前我國長征三號甲系列和長征五號火箭都具備高軌發射能力，長征七號A則是一位“高軌新兵”。

長征七號是我國新一代中型運載火箭的代表，為載人航天工程發射貨運飛船而研制，發射軌道是近地點200公里、遠地點400公里的近地軌道。神舟飛船、天宮一號、天宮二號和我國未來空間站都在這個軌道上工作。

除了長征七號，我國的長征二號F火箭、長征五號B火箭都具備近地軌道發射能力，而且都是為支撐我國載人航天工程建設而研制的火箭。

長征七號于2016年完成首飛。2017年4月20日，長征七號遙二運載火箭成功發射了我國第一艘貨運飛船，因而它也獲得了載人空間站“貨運專列”的稱號。

簡言之，長征七號A和長征七號最大的不同就是發射的載荷功能不同、軌道不同。一個是填補運載能力空白的“高軌新兵”，一個是我國載人空間站的“貨運專列”。

乍一看，長征七號A與長征七號在外形上沒什么區別，都是“瘦高個”。仔細一對比，長征七號A更高。

長征七號A全長60.1米，長征七號則是53.1米。它們之間相差的7米是什么呢？

原來，長征七號是由芯一級、芯二級加上助推器組成的兩級半構型，而長征七號A是三級半構型，多出了一個芯三級。

芯三級模塊主要是用于給長征七號A提供飛往更高軌道的動力，這也是它能成為“高軌專列”的重要原因之一。

兩型火箭的外觀區別還在于整流罩。長征七號的整流罩柱段高度為8米，長征七號A的則為5.5米，個子高的“腦袋”反而更小。原因是火箭的有效載荷由貨運飛船變為了衛星，為了更好適應未來高軌衛星的發射任務，整流罩相應也做出了調整。

這“哥倆”在外觀上也有很多相同之處。比如它們的芯一級、芯二級直徑都是3.35米，助推器直徑也都是2.25米。

火箭燃料儲存在助推器和芯級的儲箱中，燃料燃燒完后，就要按照控制程序，讓沒有燃料的助推器或芯級從箭體上分離，讓剩余部分輕裝前行。

其中，助推器通常工作時間較短，一般在火箭點火后幾十秒就會用盡燃料，與芯一級分離。

世界上絕大多數火箭都采用這種分離方式，長征七號也是如此。該火箭點火大約174秒后助推器分離，188秒后芯一級分離。

長征七號A卻不同。它的助推器不單獨分離，而是跟芯一級結合，在火箭起飛后173秒左右，一起與芯二級分離。

這種設計有很多好處。比如，助推器不單獨分離，就可以少配備一套分離系統，降低了分離系統的復雜度，減少分離裝置和伺服機構的數量，提升火箭可靠性和經濟性。

但要做到讓助推器和芯一級一起分離也不容易，首先要確保助推器和芯一級的燃料幾乎同時燃燒完，這必須通過精確設計，調整助推器和芯一級燃料的加注量、調整發動機工作時序、調整一二級反推火箭位置等才能實現。

為此，長征七號A芯一級、芯二級的燃料加注量有所減少，這也使個子比長征七號更高的它，起飛重量卻更輕。

長征七號在新一代運載火箭大家族的創新之路上，可謂跨了一大步，肩負了技術進步的歷史重任。

長征七號的研制歷時8年，僅初樣研制階段，研發人員就做了1600多項研制試驗，大型地面試驗超過360項。長征七號也是我國第一枚數字化火箭，也是首枚在文昌發射場發射的火箭，全部采用先進的無毒無污染液氧煤油推進劑，將我國火箭的運載能力提升了1.6倍。

長征七號A研制團隊則不走尋常路，雖然在2020年6月因助推器氧箱出流口發生了空化現象導致首飛失敗，但研究人員經過夜以繼日的努力使得火箭再次升空。研制團隊攻克了大長細比火箭姿態控制技術等大量關鍵技術，不斷創新研制規律，加快研制進度。比如高精度高空風場測量準實時雙向風修正技術的應用，使火箭飛行中的風載荷降低了24%，達到國際先進水平;6Mbps 速率Ka頻段天基測量技術，首次實現了Ka頻段天基測量6Mbps傳輸技術在火箭上的應用;助推不分離和芯級不搖擺技術在國內首次應用，為未來的集束式回收奠定了基礎……

長征七號A火箭總指揮孟剛介紹，按照我國運載火箭升級換代策略，新一代運載火箭將在2025年前后初步實現對現役火箭的更新換代。根據目前任務安排，長征七號A 2025年前任務安排飽滿，每年將執行3至5次發射任務。

后續，長征七號A還將根據任務需求研制更大直徑整流罩構型，在當前基礎上通過增加上面級等方案，實現零度軌道傾角衛星發射任務，執行探月、探火和小行星探測等深空探測任務，為我國航天強國建設提供堅實保障。（據《科技日報》《光明日報》）