“胖五”发射失利,但中国火箭成功率仍居世界领先
7月2日19时23分,中国在文昌航天发射场组织了长征五号远程二号火箭发射任务。火箭飞行不正常,任务也不成功。随后,将组织专家调查和分析故障原因。
长征五号火箭是中国为适应21世纪初空间发展的需要,于2006年研制的大型低温液体运载火箭。这也是中国第一个核心直径超过5米的运载火箭系列。它由两级半构型基本长征5号运载火箭(CZ-5)、不带第二级的一级半构型长征5B运载火箭(CZ-5B)和增加了上一级的长征5号/远征2号运载火箭(CZ-5/YZ-2)组成。该火箭系列将用于未来中国天宫空间站、北斗导航系统、月球探测第三阶段以及其他深空探测。
长征五号有许多绰号,如“胖五”、“大力士”和“冰箭”。“胖五”是因为长征5号的直径已经达到5米,其重量接近900吨,相当于2枚长征2 F火箭的重量或15架国产C919客机的重量。“大力神”指的是它巨大的承载能力。地球同步转移轨道和低地球轨道的运载能力将分别达到14吨和25吨。这类似于德尔塔四号重型运载火箭的能力,该火箭目前在美国服役,执行的作业最多(直径5.1米,地球同步转移轨道14吨,低地球轨道28吨)。“冰箭”意味着长征五号的主要燃料是液态氢和液氧。液态氢的温度是零下252摄氏度,液氧的温度是零下183摄氏度。它是目前人类已知的最强大的火箭燃料。
根据中国对火箭运载能力的分类,在低地球轨道上运载20-30吨的火箭称为大型运载火箭。目前,世界上有7种大型运载火箭,分别是中国的长征五号、日本的2B H型运载火箭、美国的宇宙神舟五号和德尔塔四号重型运载火箭、欧洲的阿丽亚娜五号运载火箭、俄罗斯的安加拉A5和质子M型运载火箭。
设计、制造和发射一种成熟的新型火箭需要很长时间。主要航天大国在30到40年的时间里开发了新一代火箭,中国也不例外。早在1988年,中国就开始展示新一代大型运载火箭。中国火箭专家认为,旧长征系列火箭存在运载能力低、芯径小、型号多、型号重叠、可靠性低、发射准备期长、偏二甲肼和四氧化二氮推进剂毒性大、价格高的问题。在2001年开始新型火箭的初步研究之前,确定了新一代火箭的运载能力指标、推进剂的级数和类型,并要求新型火箭具有高可靠性和低成本。2006年新火箭开始研制时,确定了“一个系列、两个发动机、三个模块”的总体开发思路和“通用化、系列化、组合化”的设计思路。
“三个模块”是指使用液氧/液氢的5米直径模块、使用液氧/煤油的3.35米直径模块和2.25米直径模块;“二台发动机”是指新开发的地面推力为50吨的YF-77氢氧发动机和地面推力为120吨的YF-100液氧/煤油发动机。在这三个模块的基础上,第一步将一枚直径为5米的大型运载火箭和一枚直径为3.35米的中型运载火箭以及一枚直径为3.35米的小型运载火箭组合在一起,形成一个"系列",在低地球轨道上的运载能力为1.25吨,在地球同步转移轨道上的运载能力为1.14吨。按照计划,新长征系列火箭的运载能力比原来的长征系列火箭大幅度提高。使用的推进剂无毒无污染。采用“三个现代化”的设计理念降低成本;通常比传统火箭少一级的一级半或二级半结构提高了火箭的固有可靠性;具有完整的承载能力。
长征五号运载火箭是长征五号系列的基本型号,是一种带助推器的两级火箭。助推器使用四个直径为3.35米的模块。每个助推器都装有两台120吨液氧煤油发动机YF-100。每个助推器都有一个可以向一个方向摆动的发动机。第一级采用直径为5米的模块,配有两台50吨氢氧发动机YF-77,可双向摆动。该子级使用YF-75D作为主要动力,YF-75D是长征3A运载火箭第三子级改进的氢氧发动机。发动机可以双向摆动,可以启动两次,并配有辅助动力系统。整流罩与有效载荷一起垂直运输和提升。
2009年,长征五号运载火箭进入了初始样品研制阶段,完成了直径为5.2米的整流罩和直径为5米的火箭模块的制造和生产测试。2013年,长征五号进入样品开发阶段,进行火箭生产、组装和测试。2016年11月3日,长征五号火箭首次成功飞行。
就连美国、俄罗斯和欧洲等几个太空强国或地区也未能测试重型火箭,近年来也经常发射失败。欧洲已经发射了107枚阿丽亚娜火箭,成功率为93%。美国德尔塔运载火箭发射251次,成功率94.4%。成功率最高的是苏联联盟号运载火箭。截至1993年4月,它已经发射了1012次,失败了17次,成功率为98.3%。
从全球航天发射场来看,中国长征火箭一直保持着较高的成功率和可靠性。长征火箭的第一次发射失败记录是在1996年8月18日,这是火箭的第42次发射。
2016年9月1日,太原卫星发射中心未能从长征4B运载火箭上发射高芬10号卫星。这是真正的G2。中国和美国将在所有领域进行碰撞和竞争,不仅是奥运金牌,还有卫星发射。好像这是一个事先约定,美国立即要求失败。这一天,美国的SpaceX猎鹰9号火箭在发射前爆炸。
截至2016年9月,中国长征系列运载火箭已发射235次,平均每年超过10次,其中3次完全失败,1次部分成功,成功率高达98%。
在接下来的近一年里,中国的火箭发射似乎并不顺利。2016年11月3日,长征五号运载火箭首次发射。第17颗卫星进入预定轨道,进行了第二次倾角控制和五次定点捕获。最后,定点是成功的。2016年12月28日,长征二号丁火箭发射了高静一号卫星。该卫星未能进入预定轨道,在几次变轨后进入轨道。2017年6月19日,长征3b号未能发射中兴9A卫星。
航天发射是一项具有很大不确定性的高风险活动。1962年3月21日,中国自主研制的第一枚东风二型弹道导弹首次进行了试验。导弹在21秒内完全失去控制,69秒后坠毁。聂荣臻总结说:“既然是科学实验,总会有成功和失败。如果我们成功了,我们将获得经验。如果我们失败了,我们将吸取教训!成功,功劳是你的,失败,我会承担责任!”另一方面,发射失败后,钱学森还说:“如果科学实验每次都能成功,那为什么还要进行测试呢?经历挫折和失败后,我们会变得更聪明。”失败了,我们应该振作起来,分析原因,采取实际措施,继续战斗。
航天工业是在多次失败中成长起来的。未来是光明的,道路是曲折的。来吧,中国航天!