
11月3日,我国推力最大的新一代运载火箭长征五号在我国文昌航天发射场腾空而起,势不可当地飞向太空。
航天人常说“火箭运载才能有多大,航天的舞台就有多大”。长征五号完结了我国液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨过,能够将我国进入空间才能进步2.5倍以上,可完结近地轨迹运载才能25吨级、地球同步搬运轨迹运载才能14吨级。未来,包含嫦娥五号月球取样回来、载人空间站、初次火星勘探等多项航天严重工程发射使命,都将由长征五号承当。
“它既是跨过式的,又是奠基性的。”我国工程院院士、运载火箭技能专家龙乐豪点评说。长征五号工程立异难点多、技能跨度大、杂乱程度高,代表了我国运载火箭科技立异的最高水平;填补了我国大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白,并使我国航天运载才能进入世界先进之列。
航天一甲子,“长五”三十年。从提出设想到完结首飞,长征五号的展开进程掩盖了半个我国航天史。
1985年,时任航天科技集团一院整体规划部主任的龙乐豪,对我国运载火箭的展开进行了考虑。他带领团队提出了新一代“大火箭”的设想,其后来被命名为“长征五号”。
一年后,“大型运载火箭和六合往复运输体系”被列入863方案,并于1988年开端证明。经过比照国外新一代火箭,结合本身需求,专家们以为其时的长征系列火箭存在运载才能低、芯级直径小、所用偏二甲肼和四氧化二氮推动剂毒性大且价格昂贵等问题,期望经过新式火箭来处理。
但是,其时我国载人航天工程没有立项;即便该工程立项后,关于载人飞船方案,长征五号的运载才能也较为“糟蹋”。有航天器专家问:“搞那么大的火箭干嘛?安全没有那样的需求”火箭专家们无言以对。
长征五号用什么推动剂,各方定见纷歧。所谓新一代运载火箭,最大特色便是推动剂绿色环保,惯例推动剂明显不符合要求。但有专家以为,液氢液氧燃料不太好“服侍”,会带来许多费事;研发液氧火油发动机,也需求霸占许多难点。一来二去,盘绕长征五号的评论延续到新世纪。
2002年,原国防科工委确认了新一代火箭“一个系列、两种发动机、三个模块”整体展开思路,以及“通用化、系列化、组合化”规划思维。2006年,长征五号立项研发得到了国务院的正式同意。
其方案中的“三个模块”,指运用液氧液氢燃料的5米直径模块,用液氧火油燃料的3.35米直径模块和2.25米直径模块;“两种发动机”指地上推力50吨“液发-77”氢氧发动机,和地上推力120吨的“液发-100”液氧火油发动机。在三个模块根底上,第一步组合制作出5米直径芯级的大型火箭长征五号,再进一步组合制作出3.35米直径芯级的中型火箭长征七号,以及2.25米直径的小型火箭长征六号。终究构成近地轨迹运力掩盖1.5至25吨,地球同步搬运轨迹运力掩盖1.5至14吨的“系列”。
“未来,长征五号的5米直径芯级,还能作为我国重型运载火箭长征九号的助推器,助其完结约140吨的近地轨迹运载才能。”龙乐豪说。
“从正式立项到首飞,长征五号可谓十年磨一箭。但它的中心发动机现已提早一步开端研发。”我国工程院院士、原国防科工委副主任栾恩杰说。
长征五号具有强壮且绿色环保的“我国芯”:50吨级氢氧发动机,9吨级责问循环氢氧发动机和120吨级液氧火油发动机。航天科技集团六院院长刘志让介绍,上世纪90年代中期,该院已开端了对新一代火箭发动机的研讨。
2000年,120吨级液氧火油发动机项目立项,其研发进程好事多磨。2001年进行的四次整机试车中,两次起动不正常,其他两次燃气体系焚毁。接连的失利,使研发部队心情受挫,担负了沉重的压力。“液氧火油推动剂安全第一次触摸,补燃循环方案是第一次用,本身起动方法是第一次研讨。这么多新技能,哪能不交膏火?”我国工程院院士、液体火箭发动机专家张贵田鼓舞安全。
2002年5月,该发动机整机试车获得圆满成功,初次获得了我国液体火箭发动机补燃循环本身起动特性参数;2006年7月,该发动机进行初次600秒试车并获成功,为长征五号正式立项奠定了根底。其研发打破了高压补燃关键技能80余项,填补了我国补燃循环发动机的技能空白,完结了从惯例有毒推动剂开式循环液体推动技能,到绿色无毒推动剂闭式循环液体推动技能的巨大跨过。
2001年12月,原国防科工委、财政部联合同意“50吨级液氢液氧发动机专项工程”立项。氢氧发动机是典型的低温发动机,作业前要使用液氢和液氧,将发动机各类部件的温度预冷至零下180摄氏度到零下250余摄氏度,层出不穷要确保液氢液氧在发动机内部的安稳运送。为此,科技人员先后处理了低温发动机起动及关机时序、超高转速高压高效多级泵、大尺度多孔面板发汗冷却、大口径超低温气动球阀等百余项关键技能。
记者了解到,该发动机具有长期焚烧才能,能够继续作业500秒,用于火箭芯级,能完结仅用芯一级火箭就将有效载荷送入近地轨迹。
长征五号首飞前夕,龙乐豪安然表达了心里的忐忑。“安全看起来笑容满面,其实心里一个劲翻腾。”他说,“要到确认星箭别离、卫星入轨,那颗心才能从嗓子眼落回去。”
动力体系已初具雏形,但长征五号火箭整体研发仍然艰苦。“其时我国火箭技能储备和工业根底还无法对长征五号研发供给支撑。其他不说,仅五米级直径的箭体规划、制作以及实验技能,便是很大的跨过。”龙乐豪说。
至今,长征五号研发共打破大直径箭体结构、大型低温绑缚火箭耦合振荡按捺等12大类247项新技能,累计展开千余项、7000余次地上实验,发明了我国液体运载火箭研发规划之最。
虽然技能攻关悉数完结,龙乐豪最忧虑的却是设备可靠性。他曾因而经历过沉痛的失利。
1996年2月15日,由龙乐豪任总规划师兼总指挥的长征三号乙火箭首飞失利,起飞22秒后撞上山头。“我的头发这么白,跟那一夜有很大联系。”他说。
长三乙失利的原因令人唏嘘起飞前三秒,一根只要头发几十分之一细的金属导丝脱焊,导致相关器材失灵、火箭姿势失控。“成功与失利就在一线间。哪怕毛病概率只要百分之零点几,遇上了便是百分之百的失利。”龙乐豪叹道。
为此,长征五号研发过程中严格执行质量操控办理,并采取了电气体系三冗余办法,即三台相同设备互为备份。但这只能让成功率尽或许进步,谁也无法打保票。龙乐豪说,以长征三号乙为例,其仪器设备近千台,电子元器材超越十万支,电缆总长满足围北京五盘绕一圈,而长征五号的规划远大于此。“这么巨大的体系,稍不同意就有或许出差错。”他说,“现在安全还没发现危险,但仍在冥思苦索。”
此外,航天科技集团一院长征五号运载火箭副总规划师娄路亮表明,该火箭飞翔时,液氧火油、液氢液氧两种发动机将层出不穷作业,这在我国是初次,世界上也只要前苏联的动力号运载火箭完结过。“危险在于,两种发动机的特性、脾气各不相同,一同作业会呈现什么情况,安全缺少认知,在地上也无法实在模仿,只能靠实践飞翔得到彻底验证。”他说。
11月3日,长征五号首飞成功的音讯传回,人们的心放下了。栾恩杰将此总结为“三大眼力的成功”。“从上世纪90年代中期至今,头十年是发动机眼力,后十年是火箭眼力,层出不穷安全还完结了海南发射场等配套设备的建造。”他说,“这三大眼力构成了长征五号的首飞成功。”
1978年,美国总统卡特的安全业务参谋访华,为了显现两国友爱并展现科技实力,他带来了不寻常的礼物1克月壤。“不久后,我国人将从月球取回2000克月壤样品。”龙乐豪充溢等待。
记者了解到,我国方案于2017年发射嫦娥五号勘探器,登陆月球并采样回来。长征五号将成为此次使命的运载工具。
娄路亮介绍,长征五号的整流罩直径达5.2米,一次能将20多吨重的空间站舱段送入太空。我国将用长征五号B发射空间站,现已方案了五次发射使命。
2020年,我国还将用长征五号发射火星勘探器。后续一些地球同步轨迹发射使命也在规划中。
长征五号是我国运载火箭升级换代的里程碑,也是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志。它为我国新一代运载火箭系列化、型谱化展开奠定了坚实根底,将为后续探月、载人航天、火星勘探等国家严重工程供给有力保证。其投入应用后,必将为我国未来航天活动供给宽广的空间。