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长征七号运载火箭发射成功,这究竟有什么了不起?

科技|观维网朱华健2016-06-27 21:25|阅读  次|

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[摘要] 长征系列火箭 既然是说长征 7 号,那就从长征系列火箭说起吧 新中国在一穷二白的基础上建立起来,最明智的决策一定是两弹一星计划。核武器使中国拥有了无法撼动...

长征七号运载火箭发射成功,这究竟有什么了不起?

长征系列火箭

既然是说长征 7 号,那就从长征系列火箭说起吧

新中国在一穷二白的基础上建立起来,最明智的决策一定是两弹一星计划。核武器使中国拥有了无法撼动的威慑力量,卫星与火箭则极大提高了中国科技与制造的上限:一个当初农业仍在落后的国家直接瞄准了世界工业的最高点前进,历史告诉我们这个选择彻底改变了中国人的命运。

我们还很弱小,就在那里日日节衣缩食,卯足了劲儿干大事儿。虽然前期苏联支持,但后来也不管了。但不管发生什么事情,中国人还是砸锅卖铁一定要把这些大国重器全部造出来。

长征七号运载火箭发射成功,这究竟有什么了不起?


2015 年前长征火箭家族(图片来源:The Rocketry Forum)

结果是:长征系列火箭自 1965 年开始研制至今,已经拥有了 6 个系列共计 19 个型号,基本覆盖了近地空间的所有轨道,研发能力之强,体系之完善,使中国成为世界航天界的绝对实力派。

长征七号运载火箭发射成功,这究竟有什么了不起?

长征火箭服役时间图

现有的长征系列火箭大致情况:

  • 长征一号系列

钱学森主持设计的中国第一枚火箭,长征火箭家族的奠基者。它将中国第一枚卫星送入太空,向世人证明航天能力和中国洲际导弹能力已然成熟,在那个年代极大捍卫了中国人的尊严。要知道在那个年代,土星五号带着阿波罗都分分钟飞上月球的节奏,中国搞出了一个只能运送 0.3 吨(近地轨道)的“小”火箭,国际上都笑得不要不要的,要知道,土星五号可是能携带 120 吨量级哇。所以,再次向钱老等一批中国火箭第一批专家致敬,要知道,当时从国外这个行业回来,真的等同于一个“学火箭”的人去造烟花了。这个火箭已然做了三级推进,燃料落后,硝酸和偏二甲肼,但标志着我们的技术已经从 0 到 1 了。

  • 长征二号系列

目前中国火箭家族的绝对主力,重点项目尤其是载人航天项目的主要发射工具,这个火箭拥有至少 5 个型号,执行了最多的任务。所有进入过太空的中国航天员都是著名的长征 2F 火箭送上去的,每次在电视上看到航天员出征前的震撼场面,背景往往是这个火箭,2F 是唯一一个中国带有逃逸塔的火箭,逃逸塔的作用是火箭起飞之前和起飞之后几十秒内,最后保护航天员的火箭部分。载人航天的意义不再赘述,因为简直大过天好么!无数航天汪都是被航天员飞天的情怀“忽悠”进航天界的。这个火箭系列,标志着中国航天发射的底子全部打牢,尤其是高可靠性火箭方面,量变引起质变,之后的火箭技术真心要“腾飞”了。

长征七号运载火箭发射成功,这究竟有什么了不起?

  • 长征三号系列

如果说长征二号覆盖了低轨空间(高度 300-2000 千米),三号则将中国人的脚步进一步延展到太空,它是高轨任务的专用火箭。各种通讯卫星、探月工程和深空探测计划,都离不了它的身影。载人航天只是在极近地空间(300-500 公里)折腾,但其他轨道资源也极其重要,尤其是比较重要的导航卫星用的中轨段(20000 公里左右),世界上导航卫星系统 GPS/GLONASS/Galileo 和我国的北斗都在这个段内。地球静止轨道更是看似无限,但其实极其有限的资源,通讯卫星、气象卫星都需要这个轨道,这个火箭也是干这个用的,分分钟上去的都是大国重器啊。

  • 长征四号系列

主要负责极轨和太阳同步轨道卫星发射,目前几乎所有的低轨科研、军事、资源卫星都处在这个轨道上,火箭的意义可想而知。几乎所有的间谍卫星都处于这种轨道哦,这种卫星有多重要?美国 Corona 系列卫星在 1959-1972 年大概发了 120 颗,后来 U-2 慢慢退役,就是 Corona 取代了它。美国后来解密报告说:第一颗成功的 Corona(应该是第 13 颗,前面都回收失败了),收集的情报超过了之前所有 U-2 的总和。冷战年代这 100 多颗卫星收集了多少东西我们不得而知,但现在美国最贵的卫星全部是间谍卫星这是妥妥的,它是单体航天器中最高级的没有之一了。我们家也妥妥得有,而长征四号就是目前最适合发射这个轨道的。

  • 长征六号系列

小型火箭,长征家族新成员,也是首个液氧煤油推进火箭,试验了众多新技术,为后续任务做铺垫。之前所有的火箭系列,都是四氧化二氮 + 偏二甲肼,都是剧毒、环境污染大、推进效率也低,而长三上用的液氧液氢还没那么成熟,咱们很多基础技术落后成了瓶颈。但长征六号起,我们就能用的上液氧煤油啦,妥妥的。液氧煤油燃料,是所有大型火箭的首要选择,著名的土星五号,第一级就是这样。所以,长征六号相当于是为未来做了技术储备,验证技术。而这种小型火箭,未来商业化的潜力是妥妥的,比如中国版本的 Space-X,如果未来有的话,就可能基于这个发展下去。

  • 长征十一号系列

小型火箭,和六号一样于 2015 年加入了长征家庭,中国首个纯固体火箭。这个意义也非常重大,固体火箭标志着发射准备时间大大缩短,航天任务的快速反应能力极大提高。固体比起液体的优点简直不要不要的,人家液体火箭准备了 10 多天才能发射。而要想发个长征十一号,打个电话、坐个飞机、落地后午觉都不用睡就可以看发射了。在战略意义上、战争年代核威慑作用上,你说腻害不腻害?这也是未来的战术 / 战略储备,出事儿了,分分钟放烟花一样就送各种东西上天了。

长征七号运载火箭发射成功,这究竟有什么了不起?

长征七号的神秘之处又在哪里?

1、 中国 50 年火箭研发史集大成者

和长征六号一样,二者都是液氧煤油发动机火箭。在此之前,中国的火箭都是采用传统的四氧化二氮偏二甲肼组合,剧毒、贮存不易、准备周期长且推力不足。而液氧煤油组合则能进一步提高火箭推力,极大降低燃料存贮和运输成本,是一种可靠性高对环境友好的火箭。虽然起步较晚,但目前我国在这个发动机领域内已经直线超车美国,掌握了很多核心技术。不仅是燃料方面哦,各方面的技术诸如系统工程、材料技术、发动机啥的都妥妥的是在之前的基础上更新了。

2、未来中国航天的绝对主力

长征二、三、四号系列承载了中国人无数的航天梦想,近几十年来的几乎所有航天发射都由它们完成。由于文昌发射场的建成,陆路运输不再成为掣肘火箭尺寸的因素(中国现有的发射场火箭运输都要经过铁路隧道,限制了火箭最大直径)。长征七号利用了这个优势,也集合了三系列火箭的各项技术,液氧煤油推进,推力更强(近地 12-15 吨运载能力),能满足近几十年内中国航天的绝大部分需求,预计未来中国航天发射 80% - 90% 的任务都将由它完成,在此前没有任何一型火箭能做到。

3、承前启后,为大国重器扛起家族栋梁

如果说长征二号、三号和四号扛起了中国航天改革开放后三十年,那从 2016 年起,长征七号将会扛起未来三十年,而坚持过这三十年后,中国航天有可能会引领世界。正在研发中的长征五号,最大近地轨道运载能力将首次达到 25 吨级别,这将意味着中国航天发射能力正式进入美、欧、俄垄断的第一梯队。而未来预计 20 年内服役的长征九号,则箭指人类史上最著名的美国土星五号火箭(阿波罗登月计划专用火箭),成为真正的大国重器。火箭的研发是一个需要技术积累迭代的过程,这种关键时刻更需要长征七号来承前启后,扛起中国航天近几十年的重担。

4、长七的基地 - 文昌基地 - 的投入使用,标志着中国航天进入新时代

这段与火箭没有关系,扯一扯长七的附属意义,尤其是文昌基地。

火箭发射距离赤道越近,可以更大限度利用地球自转带来的初速度,大大降低火箭所需燃料,这是航天领域基本常识(比如同等要求下在文昌发射比在酒泉发射要节省 15% 左右燃料,这意味着极大降低火箭设计和燃料成本)。但是,七十年代航天起步中的中国,还面临着不稳定的国际局势、南海问题,不得不把所有的航天发射基地选在安全的内陆地区,也必须面对它们的地址对火箭尺寸和航天发射成本的限制。

文昌投入使用是大国实力彰显的一个重要标志,国际局势和南海问题都不再是值得担心的问题。文昌带来的优势不仅是更少的燃料,火箭设计的空间将会大大打开。文昌发射场离海洋非常近,火箭坠落物直接掉到海里,再也不用担心在陆地上砸到民居啥的了。海运的可能性,使得火箭不再受铁轨和隧道运输的尺寸限制,火箭的最大直径将会不断增大。燃料节省而来的空间和质量,将会替换为更多有效载荷,极大提高火箭的各项能力,提高我国航天任务的复杂度和建设进度。

如今,自 2009 年正式开工,短短五年内一个国际超高规格的航天发射场已经建设完毕,让世界航天界颇为震惊的中国速度再次出现。文昌投入使用,意味着中国航天的脚步可以大跨步迈起来,在世界航天商业发射市场中,抢占相当一部分市场份额。建议未来在三沙市立个火箭发射场的项目,不为别的,咳咳,节省点我国火箭发射的能量嘛。

目前世界稀缺低纬度发射场,几乎是法属圭亚那发射场垄断这部分任务,但同样低纬度的文昌投入使用,结合中国火箭发射成本的低廉,将会相当程度上改变世界火箭发射市场的格局。Space-X、蓝色起源等民营航天公司的崛起,标志着世界航天已经逐渐进入商业时代。我们也看到,在文昌及长征火箭的宣传过程中,中国航天一改往日神秘色彩,全程对外开放公开,甚至火箭发射也面对公众。这是中国航天未来更透明、更加积极参与市场竞争和商业化的一个重要标志。

好话说了半天,也得来上那么几句负能量。还不得不承认啊,长征七号和长征家族火箭,在目前的各种火箭家族中,水平上应该处在第二梯队妥妥的。美国人的好几个火箭家族都领先咱们不少,标志性的土星五号 50 年前就有了,而我国还需要至少 20 年才有。欧洲和俄罗斯也领先一些,但咱们马上就赶上了,大家要有耐心哇。

总结

要知道,目前中国在整个航天领域的投入资金,都远远比不过 NASA 的很多项目(阿波罗登月、航天飞机等),有这么多产出简直太可怕了!曾经的“中国制造”在近些年来已经演变为“发达国家的粉碎机”,几乎每一个行业都被中国的产业制造彻底洗牌。

而按照著名财经杂志《经济学人》的观点,文昌基地和新型火箭的发射,标志着中国已经在航天——这一人类科技最辉煌的领域——马上开始下一轮针对发达国家的“粉碎”和洗牌

航天技术,与国而言可以谈国运,与民而言亦可谈民生。

近些年来,中国很多科技界的重大专项都与航天密不可分,载人航天、探月工程、北斗卫星导航、高分项目、深空探测等,无一不是改善国计民生的重大课题。家中的卫星电视信号,也许就来自几天前中国刚向赤道上空发射的一颗覆盖亚太地球静止通讯卫星;自驾回家的北斗精确位置导航,也许就来自文昌刚发的一箭三星;瞬间获知的未来一周准确天气,也许就来自天上又多的几颗中国气象卫星。


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