开启新篇章,长征七号甲遥二运载火箭发射成功 一文读懂幕后故事

腾讯科技乔辉

据央视新闻消息,2021 年 3 月 12 日 1 点 51 分左右,我国长征七号甲遥二运载火箭在海南文昌发射中心发射升空,并将试验九号卫星成功送入预定轨道,标志着我国新一代中型运载火箭家族又添新成员。此次任务是长征系列运载火箭的第 362 次飞行。

图注:长征七号A发射升空瞬间,尾焰中的马赫盘清晰可见(由摄影师张敬宜拍摄,已获授权)。

据悉,本次发射的试验九号卫星主要用于空间环境监测等新技术在轨验证试验。

长征七号甲火箭高 60 多米,起飞质量达 570 多吨,基本上是在长征七号火箭的基础上增加了第三级而成。火箭第一级、第二级和四枚助推器都是采用无毒污染的液氧/煤油作为推进剂,第三级则采用更加高效的液氧/液氢作为推进剂。液氧的沸点是零下 183 摄氏度,而液氢的沸点更是惊人的零下 253 摄氏度,因此,有人把这款火箭形容为“冰箭“。

图注:长征七号甲转运至发射架的情景。

长征七号甲火箭主要用于地球同步转移轨道(GTO)和地球静止轨道 (GEO) 卫星,且运载能力不低于 7 吨,同时具备零倾角轨道、奔月轨道等高轨发射能力,在未来我国高轨发射中扮演重要角色。

中流砥柱:长征七号系列运载火箭

开头我们提到,长征七号甲火箭基本上是在长征七号火箭的基础上增加了第三级而成。那么,我们再来简单聊一聊长征七号运载火箭。

长征七号运载火箭已经分别于 2016 年 6 月和 2017 年 4 月进行了两次发射,分别成功把新一代载人飞船全尺寸模型和天舟一号货运飞船送入预定轨道。

图注:2016 年 06 月 22 日,长征七号运载火箭矗立在发射台上。

图注:2017 年 3 月 2 日,长征七号遥二火箭从天津港启程。

预计,在未来长征七号将承担我国 70% 的发射任务,在空间站的建设和为空间站运输货物方面起关键作用,甚至最终取代目前发射载人飞船的长征二号F火箭。

冰火两重天,采用低温无毒推进剂的“冰箭”

大家是否有注意到,在我国用长征三号乙火箭发射嫦娥三号和嫦娥四号探测器的时候,在画面上能够看到棕红色的烟雾升起来?这是因为长征三号乙运载火箭采用的是四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂,其中四氧化二氮为氧化剂,偏二甲肼为还原剂。棕红色烟雾是由于四氧化二氮泄露出来后,变成二氧化氮的结果。

图注:长征三号乙发射嫦娥四号运载火箭起飞瞬间。

采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂的优点是能够在常温储存,对技术要求低;缺点是有一定的毒性,费用高,且火箭的“比冲”相对较低。所谓的比冲,可以定性理解为,消耗单位质量的推进剂能够给火箭带来多少新增动量,这其实与火箭的喷气速度成正比。

长征七号甲则采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂。开头我们也提到,火箭第一级、第二级和四枚助推器都是采用无毒污染的液氧/煤油作为推进剂,第三级则采用更加高效的液氧/液氢作为推进剂。

图注:NASA 工程师在向容器中倾倒液氢。

我们知道,液氧的沸点是零下 183 摄氏度,而液氢的沸点更是惊人的零下 253 摄氏度,仅高于绝对零度 20 度(绝对温度为零下 273 摄氏度),是名副其实的“冰箭”。

图注:淡蓝色的液氧。

处于低温状态的液氢和液氧像是难以驯服的怪兽,大型低温火箭的研发难度是非常高的。当然,氢氧火箭的优点也是非常明显的,那就是比冲非常高,能够用更少的火箭燃料把更多的载荷送入太空,无论燃料本身,还是燃烧生成的水蒸气,都是完全绿色无污染的。

海南文昌发射中心的地理优势是什么?

我们知道,发射嫦娥五号和天问一号的长征五号运载火箭也是在文昌发射中心发射,为什么选择这里作为新一代火箭的发射基地呢?

海南文昌发射中心位于海南省文昌市龙楼镇境内,是我国首个滨海发射中心,也是世界上为数不多的低纬度发射场之一。 该发射中心可以发射长征五号系列火箭和长征七号运载火箭,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。

文昌航天发射中心作为低纬度滨海发射场,能够借助接近赤道的较大线速度,使火箭燃料消耗减少,据悉,同型号火箭运载能力可提升 10%。除此之外,该发射中心还有利于通过海运解决大型火箭的运输难题并提高残骸坠落的安全性。


相关文章

 长七A火箭成功发射!我国新一代运载火箭再添一员

3 月 12 日 1 时 51 分,中国文昌航天发射场传来巨大轰鸣声,耀眼火焰中,我国新一代中型高轨液体运载火箭——长征七号A运载火箭托举试验九号卫星刺破夜空。卫星顺利进入预定轨道,发射取得圆满成功。

长征七号A运载火箭起飞(吴桐小雨摄)

长七A火箭的成功发射,拉开了中国文昌航天发射场年度航天发射任务的大幕,标志着我国新一代中型运载火箭家族又添新成员。

填补我国高轨运载能力空白

随着我国航天技术的不断发展,未来高轨轨道卫星发射重量可达 6 吨至 7 吨左右,目前我国现役主力运载火箭的地球同步转移轨道运力为 5.5 吨,长七A火箭将此项运力提升到了 7 吨,有效填补了我国高轨运载能力空白。

国内首个!助推器与芯一级集束式分离的捆绑火箭

长七A火箭是由中国航天科技集团有限公司一院研制的三级火箭,主要用于发射地球同步轨道卫星,全长 60.1 米,芯一级、芯二级直径 3.35 米,芯三级直径 3 米,助推器直径 2.25 米,起飞重量约 573 吨,地球同步转移轨道运力不低于 7 吨,同时具备零倾角轨道、奔月轨道等高轨发射能力,是国内第一个助推器与芯一级集束式分离的捆绑火箭。

新构型!继承长七、长三甲技术

长七A火箭是按照新一代运载火箭的型谱规划,在长七火箭基础上,与长三甲系列火箭三子级组合形成的一款新构型火箭,全面继承长七火箭、长三甲系列火箭技术基础。研制团队突破了大长细比火箭姿态控制技术、适应典型故障模式的制导控制技术等关键技术。

此外,长七A火箭采用“通用化、系列化、组合化”设计理念,有利于火箭组批生产,奠定了高质量、高效率、高效益发展的基础,支撑未来火箭的高密度发射。

高密度!每年执行3-5 次发射

根据目前任务安排,长七A火箭 2025 年前任务饱满,将每年执行3-5 次发射任务。

后续,长七A火箭还将根据任务需求研制更大直径整流罩构型,以长七A火箭为基础,通过增加上面级等方案,实现零度轨道倾角卫星发射任务、探月、探火和小行星探测等深空探测任务。

此前该型号于 2020 年 3 月首飞中遭遇失利。随后,研制团队迅速定位故障,认真开展归零工作。

这是长征系列运载火箭的第 362 次飞行。

试验九号卫星由航天科技集团五院研制,主要用于空间环境监测等新技术在轨验证试验。该卫星从研制到出厂仅用 8 个月时间,创造了五院大中型遥感卫星研制的新纪录,是卫星研制团队攻坚克难、流程优化成果的集中体现。

本文链接

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注