长征家族中的“大力士”

    11月3日，长征五号运载火箭（以下简称“长五”）在中国文昌航天发射场成功发射。茫茫太空，迎来了长征家族中的“大力士”！

    “长五”是我国新一代大推力运载火箭，又被称为“大火箭”。“大火箭”究竟有多大？采用了哪些新技术？又有何特殊之处？本报记者带你一一了解。

外形：很胖但很壮

    在“长征家族”中，“长五”是一个大胖子，“胖五”的突出特点是身材高、腰粗、力气大。

    “长五”身高高达57米，有20层楼那么高。现役火箭的芯级直径一般为3.35米，而“长五”的芯级直径达到了5米，它身上还捆绑了4个直径为3.35米的助推器，有人形象地比喻，“‘长五’的大腿比得上传统火箭的身子骨”。“长五”近地轨道运载能力为25吨，是大部分现役火箭运载能力的2.5倍，绝对算得上是一位“大力士”。

    “25吨的运载能力，好比可以一次将16台小轿车送入太空。”航天科技集团一院“长五”型号主任设计师黄兵形容说。而我国以后发射20吨左右的空间舱段、大型空间望远镜、返回式月球探测器、深空探测器、超重型应用卫星等，更是不在话下。

    很多人以为“长五”力气这么大，是因为它身材魁梧，但这不是主要原因，根本原因在于“长五”采用了全新的动力系统以及推进剂。

    “常规火箭发动机使用四氧化二氮、偏二甲肼等肼类剧毒推进剂，吸入蒸汽会对人体产生危害。”“长五”总指挥王珏说，“长五”是绿色环保大型液体运载火箭。全箭共有12台大推力发动机，其中火箭芯一级和芯二级分别有两台氢氧发动机，采用零下253℃的液氢和零下183℃的液氧作为推进剂，内部温度极低，因此“长五”又被称为“冰箭”。

    另外，在火箭的四个助推器上，共有8台大推力液氧煤油发动机，采用液氧煤油作为推进剂。“较常规推进剂比冲提高20%，推力提高了60%，燃烧后的主要产物为二氧化碳和水，无毒无污染。”王珏表示。

性能：总体技术比肩国际先进水平

    今年6月，长征七号首飞，长征七号也被称为新一代运载火箭。按照一般理解，长征七号自然比“长五”技术更先进，而事实并非如此。“长征七号和长征六号很多关键技术都是‘长五’衍生而来的，‘长五’就像一位技术带头人。”黄兵说。

    称“长五”为全新火箭毫不夸张，“长五”采用全新设计的箭体结构、动力、电气和发射支持系统，全箭共采用了247项核心关键新技术，新技术比例几乎达到100%。黄兵一口气用了多个“全新”来进一步解释：全新的火箭发动机和循环预冷技术、全新的箭体结构和工艺、全新的助推器与芯级捆绑技术、全新的控制系统和总线技术、全新的测试发射模式……

    目前，一次性运载火箭仍是人类进入空间的主要手段，可重复使用运载器是未来航天运输技术的发展方向。面向21世纪，世界主要航天大国均推出了新一代大型运载火箭，如：美国“宇宙神5”、“德尔塔4”，欧洲“阿里安5”等。

    “这些火箭均有大运载能力、大直径、少级数、系列化、高可靠、易操作等特点，它们的低轨运载能力都在20吨级，高轨运载能力在10吨级。”王珏说，“长五”在总体技术上可以比肩这些国外火箭，但有些单项技术还存在差异，“阿里安火箭的单台发动机推力可达300吨，我们还远远达不到”。

考验：千锤万凿出深山

    为了使“长五”顺利问世，我国科研人员攻克了很多难关。

    先说它的YF-100液氧煤油发动机。该发动机研制历时13年，是我国目前推力最大的火箭发动机，标志我国成为继俄罗斯之后第二个掌握高压补燃液氧煤油发动机全部核心技术的国家。“它能产生500个大气压力，这个力量可以把上海黄浦江的水抽到海拔5000米的青藏高原。”黄兵比方说。

    接着说氢氧发动机的关机技术。火箭关机对于时机有着极端精确的要求，不像驾驶汽车踩个刹车这么简单。“长五”提供不同的关机方式，可以按照预先设定的时间定时关机，也可以根据燃料的剩余量采取推进剂耗尽的关机模式，让火箭飞得更精准和更安全。

    再说它的身材。火箭是卫星等载荷通往太空的“专车”，对这辆“专车”来说，车本身的自重越小越好，这样就可以把尽可能多的“运量”留给“乘客”。“长五”在“保持身材”上也做到了锱铢必较。因为火箭每减少3公斤的自重，就能增加1公斤的运载能力。“长五”的燃料储箱成了“减肥”大户：由于采用特殊铝合金材料，其内壁最薄的地方只有3毫米。专家表示，如果等比例缩放我们生活中常见的鸡蛋的话，这个鸡蛋壳的内壁厚度只有正常鸡蛋壳的十万分之四。

    最后说说安全性。一旦天气原因影响火箭发射，对于常规火箭来说，必须把推进剂泄出保存，而在泄出的过程中存在很大的风险。“长五”芯级采用液氢液氧推进剂，氢气易泄漏，极易发生爆炸。为了避免发生危险，“长五”低温燃料加注后可以推迟24小时发射，这也意味着火箭发射有了更多准备时间，发射的可靠性大大提高。

    （本报海南文昌11月3日电 本报记者 叶乐峰）