近日,一枚新型火箭从天津港被吊装上专用的火箭运输船,大约需要7天的海上航行才能抵达海南文昌清澜港,在运至海南文昌航天发射场后,择日首发。
究竟是一枚什么火箭,让人们如此期待?原来,这是中国目前起飞规模最大、技术跨度最大、运载能力最强的火箭——长征五号运载火箭,它是科学家们“十年磨一‘箭’”的结晶。因其首次采用零下252摄氏度的液氢和零下183摄氏度的液氧作为推进剂,箭体内部温度极低,又被形象地称为“冰箭”。那么,它何时发射?牛在哪儿?未来将用来干什么?
运载“冰箭”不简单
8月16日,由远望21、22号船组成的火箭运输船队从江苏省江阴市的中国卫星海上测控部码头出发,经过4天多的海上航行,于21日抵达天津港。
远望21号船副船长陆荣说,根据吊装任务计划,两艘火箭运输船将在随后6天时间内,完成“冰箭”的产品、运输保障、测量设备等40件集装箱的吊装上船。
在火箭运输任务中,吊装是关键的一环。需要采用远望号火箭运输船上的两台起重机同时双臂联吊,并与调压载系统协同配合。由于此次运输航行在近海,航线上船舶密度大、渔网密集区多、气象复杂多变,不确定因素太多,吊装操作手的精准度要求必须达到百分之百。
从8月21日下午开始,远望21号船先后吊装完成运输保障设备和电气测量设备等8件集装箱。8月22日,装有“冰箭”分段的11件非标准集装箱相继被吊装上船。非标准集装大小各不相同,最大的装有火箭一级箭体的集装箱长度达到30余米,约为国际20英尺标准集装箱的6倍。随着最后一件集装箱被吊装上船,远望21号船所有火箭产品和相关设备集装箱吊装完成。据了解,剩余21件火箭集装箱吊装工作将在8月26日前由远望22号船完成。按照计划,远望号火箭运输队完成吊装后,从天津港出发,大约经过7天抵达海南文昌清澜港。
另外,8月21日,位于西安的中国航天科技集团六院召开长征五号首飞进场动员会。这标志着中国最大推力运载火箭动力系统各项后方准备工作已经圆满完成,即将奔赴海南文昌发射基地执行首飞任务。
“长五”十年磨一“箭”
自2006年“冰箭”研制项目立项以来,中国航天技术专家经过10年的不懈努力,突破了12个大项、200多个小项的关键技术,终于研制出综合指标达到国际主流运载火箭水平的长征五号。长征五号虽然隶属于“长征”系列,但是它是一款全新的火箭,拥有自己独一无二的特点。
首先,设计改变突出。其整流罩采用特别设计的冯卡门曲线外形,4个助推器头部都采用斜头锥造型。芯级直径由原来的3.5米扩宽到5米,最大身高达62.2米,立起来有20层楼那么高,起飞质量约878吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨运载能力,是中国现役火箭最大运载能力的2倍左右。它还能实现一箭多星发射,大大提高了效率,节省了成本。
此外,中国航天技术专家在“冰箭”的燃料上也下了不少工夫。不同于目前现役火箭使用的化学燃料,长征五号运载火箭采用液氢液氧作为推进剂。由于其燃烧产生的是水,实现了无毒无污染。在800多吨的身体里,90%是零下252摄氏度的液氢和零下183摄氏度的液氧,接近低温极限,因此获得“冰箭”之誉。
“我国现役运载火箭存在运载能力不足、推进剂有毒有污染、适应性低、航区安全问题突出等问题。”长征五号运载火箭总指挥王珏认为,长征五号在提高中国运载火箭的可靠性、安全性、适应性与环境友好性方面,上了一个新台阶。
最后,“冰箭”是中国推力最大的火箭,起飞时最大推力可达到1060吨。中国现役火箭发动机单台推力最大只有70吨左右。科研人员经过不懈攻关,将8台全新研制的120吨液氧煤油发动机装备在4个助推器上,在一级和二级火箭上各装配了两台全新研制的氢氧发动机,实现了推力大跨越。
120吨液氧煤油发动机的威力到底有多大?专家打了个比方,120吨液氧煤油发动机产生的最高压强达500个大气压,相当于把上海黄浦江的水打到了5000米高度的青藏高原。
大火箭引领新时代
“冰箭”缔造了多个“首次”:首次采用直径为5米的大直径大集中载荷箭体结构,突破传统火箭3.35米直径的限制;首次将弹性和气流影响引入整流罩分离仿真,使用大型火箭旋转分离技术等。
“这将带动我国运载火箭升级换代和创新发展,有利于全面提升我国运载火箭的整体技术水平。”王珏说,“冰箭”首飞将大幅提升中国自主进入空间的能力,是中国由航天大国向航天强国迈进的重要支撑和显著标志之一。
“冰箭”如果发射成功,将解决现役火箭低轨道运载能力不足,难以发射空间站的重型组成舱这一难题。2020年计划建成的空间站,其中一个核心舱将由“冰箭”运载。此外,它还将承担嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走当中最后一步“回”的发射任务。2020年计划发射的第一颗火星探测卫星也将由“冰箭”担当。
此外,以“冰箭”为跳板,中国未来将实现在重型火箭方面的突破。
据了解,中国正在研制的重型运载火箭代号为“长征九号”,其箭体直径将达到9米、全长近100米、起飞质量达到3000吨、近地轨道运载能力达到100吨,将成为未来中国载人登月、大规模深空探测任务的主力。
按照计划,中国将用15年左右的时间完成推力3000吨级的重型运载火箭研制,2030年左右实现首次飞行。