剛剛，長征五號發射成功！中國航天走出“至暗時刻”_風聞

2019還剩下最後幾天，而大家一夜醒來，卻被一個大白胖子給刷頻了。

▲ 就是這個白色的胖子，這體型比小兵兵胖多了~

究其原因，便是昨晚20時45分，長征五號遙三運載火箭，發射及飛行試驗取得圓滿成功。

▲ 長征五號遙三運載火箭發射成功（圖源：觀察者網）

大家可能奇怪，前兩天太原和酒泉都有長征火箭發射成功，也沒見長五這麼大陣仗，這個“胖五”到底是何方神聖？

答案就藏在長征火箭的族譜中。

長征系列運載火箭，是我國於60年代開始研發的系列航天運載工具，它承擔了我國96.4%的發射任務，發射航天器總質量佔比達到99.2%，是中國運載火箭中的絕對核心主力。

▲ 幾種主力的長征運載火箭

截至到今年12月20日，我國長征系列運載火箭已累計發射322次（算上這次長五遙三就323次了），總髮射成功率達95.34%，目前現役的有長二丙/丁/F、長三甲/乙/丙、長四乙/丙、長五、長六、長七、長十一及子型號。

其中的長征五號，則是中國運載火箭技術研究院，自主研製的新一代大型低温液體運載火箭。

主要承擔高質量載荷、天宮空間站建設、深空探測等發射任務，其作用與中國航天當前的戰略發展計劃息息相關。

▲ 騰空而起的長征五號乙

之所以長五的受關注度如此之高，不僅在於它是目前中國運載能力最強的運載火箭，更在於它承擔着運送天宮空間站組件的重任，對中國載人航天戰略的第三步走——建立長期有人照料的空間站，有着無法替代的關鍵作用。

作為長征系列中的主力型號，長二、三、四及變體型號的運載能力，從2噸到8.6噸不等，用於近地軌道、地球同步轉移軌道、太陽同步軌道的衞星、探測器發射任務尚可。

但隨着中國航天的快速發展，這種程度的運力已經不夠用了。

▲ 搭載神州十一號載人飛船的長征二號F

長五的設計目標是大質量高效運載，2016年發射成功的長征五號，擁有13-14噸的標準地球同步轉移軌道運載能力，而昨天升空的長五乙，將這個數字提高到了23-25噸，運載力翻了將近一倍。

當然也只有它，才能滿足天宮空間站核心艙段、20噸級的運力需求。換句話説，沒有它，我國的空間站計劃只能空想。

而在未來，中國航天勢必要面臨更多大質量、高載荷、高軌道的發射任務，現有的主力運載火箭無一能但此重任，因此需要一型通用程度高、技術成熟、可模塊組合的系列火箭，而它就是長征五號。

▲ 57米高的長征五號，是為中國最大的運載火箭

當然我們的“胖五”可不只是塊頭大，它所使用的各項技術也十分先進，有些技術專利和性能指標已經達到甚至超越世界一流水平。

不是胖兵幹吹，咱用數字和事實來説話。

新型推進劑

在運載火箭這個俱樂部當中，美國德爾塔、俄羅斯質子和長征系列，大多使用四氧化二氮與偏二甲肼的推進劑組合。

這種燃料易儲存，使用它的發動機結構也較為簡單，但是價格十分昂貴，比衝較低（比衝即單位質量與推進衝量的比值，數值越大則推力越強）。

▲ 美國德爾塔系列運載火箭

除此之外，這種燃料在燃燒時還會釋放劇毒，因此使用這種工質的液體燃料火箭發動機還被稱作“毒發”。

一旦火箭意外爆炸，相當於引爆了一個數百噸的毒氣炸彈。

而長征五號的主火箭推進劑為液氧/液氫，助推器推進劑則使用液氧/煤油，這種燃料組合的性價比高、推進效果更強，而且無毒無污染，是國際上新一代大型運載火箭的主流發展方向。

▲ 俄羅斯質子號運載火箭，因為其發動機推力很強，俗稱“毒王”

然而液氧/液氫，在常温下會迅速揮發氣化，因此使用這種燃料的火箭，會在發射前3-4天才開始緩慢加註燃料，即使加註完成，也要不停補加直到發射前幾分鐘，以抵消燃料的自然揮發，否則火箭就會因為沒有足夠動力而發射失敗。

不過呢，減緩氧氫燃料的揮發倒也有辦法，那就是極低温。

▲ 工作人員檢查燃料加註閥門，特殊的工作服是為了防止意外凍傷

大家都知道，低温的極限為絕對零度（-273.15℃），在此温度下連分子都會被凍結。

但這個絕對零度只是理論上的，自然界還沒有發現能夠真正到達絕對零度的先例，只能無限接近於這個數值。

而“胖五”可以通過在燃料貯存罐內外，設置不到3釐米後的隔熱層，可將搭載的液氫維持在-253℃、液氧維持在-173℃。

這可是目前最為出色的極低温燃料儲存技術，大大提高了燃料的安全與穩定性，因此長五還有一個非常形象的綽號：“冰箭”。

▲ 央視曾曝光過長征五號的極低温燃料儲存技術

這種極低温技術的精妙之處還在於，燃料罐內的液氫已經接近絕對零度，但火箭發動機燃燒室內的最高温度卻超過了3300℃，真可謂冰火兩重天。

然而即便如此，“胖五”的電器設備，還能夠在如此巨大的温差中工作。

新的發動機

長五乙的起飛重量約870噸，起飛推力超過1000噸，最大運載推力達到25噸。

要想托起這麼一個龐然大物，光靠推進效果更強的燃料是不夠的，還需要火箭發動機擁有極強的温度適應性（從極冷到極熱）、更強的結構、更穩定的性能和更大的推力。

為此，相關單位同時研發了使用液氧/液氫的YF-77核心發動機、YF-75D次級發動機，以及使用液氧/煤油的YF-100助推發動機。

▲ 我國最新研發的YF-100K助推發動機

長五的芯一級配置兩台YF-77發動機作為核心動力，芯二級則配置兩台YF-75D作為二級動力。

箭體外捆綁了4組助推器，每個助推器配置2台YF-100，3型12台全新研製的大推力發動機提供超過1000噸的起飛推力，足以將870噸的胖五送入太空，其運載能力相比過去有大幅提高。

新的箭體結構與配套設施

為了讓長五達到設計的載重目標，箭體必須使5米級大直徑結構，因此火箭質量猛然攀升到870噸，需要使用更輕盈、更薄的合金蒙皮來減重。

▲ 長五運載的實踐二十號衞星，可以看到火箭的外層殼體其實很薄

工程師們做到了，長五的主體外殼只有幾毫米，整流罩蒙皮的厚度甚至只有0.3毫米，這種設計要求給加工製造提出了史無前例的挑戰。

與此同時，隨着尺寸飆漲，酒泉、太原和西昌三大發射中心，已經無法滿足使用需要，因此我國又在海南新建了文昌火箭發射基地。

此類技術和保障的進步於改變還有很多，此處不多冗述。

當然，在這些乘風破浪般的改進背後，除了強有力的科研力量、資金支持，還有慘痛的教訓。

2017年7月2日，長征五號遙二火箭在發射時出現故障，芯一級的一台發動機熄火，導致發動機推力瞬間下降。

▲ 這一幕也曾在2017年上演過，只不過上一次我們失利了，但我們從沒有倒下，科學探索從來不是一片坦途

火箭無聲的墜入太平洋，耗費五十億元的長五遙二箭星俱毀。

然而，輿論並沒有照顧這羣為了長五奮鬥多年的科研工作者，故障分析工作在“中國航天進入黑暗時刻”的輿論聲中展開。

▲ 某知名問答網站上，因為長五遙二箭星俱毀，黑中國航天更是不遺餘力

但我們的科研團隊，在908個無休的工作日中保持着“歸零”作息，進行了無數次的故障檢測、結構改進和地面試車，終於在突破247項關鍵技術後迎來了今天的勝利。

▲ 遙二發射失利後，科研團隊開始了長達兩年半的閉關

兩年多來，這個年輕的團隊身負重擔，在默默無聞的崗位上耕耘着。

直到遙三成功將實踐二十號衞星送入預定軌道，圓滿完成發射任務時，他們緊張了整整908天的心才放鬆下來。

12月27日的文昌發射中心，除了胖五以外，還有兩個最引人注目的畫面。

一個，是指揮室大屏幕上出現了我種花家的座右銘：“我們的征途是星辰大海！”

當然，此外還有一個細節令人動容，那就是在長五發射成功後，喜極而泣的長髮小姐姐，還有緊咬嘴唇強忍淚水的小哥哥。

沒有親身經歷過的人，不可能知道他們身上，到底揹負了多少無法想象的壓力。

所以説，胖五的成功，意味着中國航天向大載荷與高遠軌道運載能力，邁出了堅實的一步，也給空間站的建設打下了堅實的基礎。

小兵兵相信，有這樣堅持不懈、執着奮進的航天人，種花家一定可以從航天大國變成航天強國，承載14億人對太空探索的夢想，駛向無限精彩的星辰大海！

▲ 月球、火星，種花家來啦！

寫在後面：

有人總説中國航天放緩了，這是小兵兵整理的2019中國航天重大事件，大家自行評判（以下內容整理源於觀察者網）：

嫦娥四號登月艙、玉兔二號月球車首次實現人造航天器登錄月背，鵲橋中繼衞星首次實現月地中繼通信；

玉兔二號成為人類航天史上工作時間最長的月球車；

長征十一號火箭實現中國首次海上平台發射；

北斗衞星導航系統完成最核心的中圓軌道和同步傾斜軌道衞星部署；

兩枚快舟1A火箭實現同一發射場間隔6小時快速發射等。

參考資料：[1] 百度百科：長征系列運載火箭[2] 科技日報：這些數字告訴你“胖五”的能耐有多大[3] 中國航天報：長五YF-77歸零：走出至暗時刻[4] 觀察者網：長征五號遙三運載火箭發射成功[5] 石豪：長征五號發射成功有多重要？用“一發定全局”毫不為過[6] “胖五”發射成功瞬間，指揮大廳裏這位小姐姐笑着笑着就哭了