大块头有大智慧,大块头有大智慧

随着人类对于宇宙空间的不断探索，世界主要航天强国纷纷推出新一代大型火箭。中国现有运载火箭长征家族原有成员在面对未来载人空间站、探月、探火等一系列重大工程任务，有些心有余而力不足。长征家族迫切需要引入一位“大块头”成员扛起重担。

被亲切地称为“胖五”的长征五号火箭应运而生，成为我国起飞质量最大、起飞推力最大、箭体结构最大、运载能力最大的运载火箭。

这一次发射，对于“胖五”来说，有太多的创新和纪录需要被铭记。

从3.35米到5米

“胖五”长啥样？先从数据上看：身长57米，芯极直径5米，捆绑4个3.35米直径助推器，起飞重量约为870吨，运载能力达到近地轨道25吨，地球同步轨道14吨，地月轨道8吨。

“胖五”以其5米的箭体直径突破了传统3.35米直径的限制，成为我国箭体直径最大的火箭。

从3.35米到5米，不只是简单的数字变化。

“1.65米的直径改变意味着整个火箭制造工业体系都要变，包括材料、制作工艺、工装、动力、加工、厂房等，也意味着国家工业基础要跟得上。“技术跨度太大，新技术比例几乎到达100%。 ”

长征五号火箭总设计师李东说，研制“胖五”最早的目标是大运载能力。实现大的运载能力有2个基础：大的结构和大的发动机。

从13.5吨到25吨

2016年6月25日，长征七号火箭发射升空，以13.5吨近地轨道运载能力成为我国火箭运载能力之最。

4个月后，“胖五”问世，其近地轨道运载能力更是达到25吨。

国际上一般认定，近地轨道10吨量级为中型火箭，超过20吨叫做大型火箭。“胖五”成为了我国现在唯一的大型火箭。 “这标志着中国进入了大火箭俱乐部。”李东说，“这个能力使未来发展有了更广阔的空间。 ”

“以前，中国运载火箭只有2吨运载能力时，还不能承担载人航天的工作。把一个航天员送上天，也得要一个七八吨级的飞船，否则航天员的生活保障不了。中国现在有了七八吨运载能力的火箭，才有了载人航天。同样中国现在有了长征五号，才能实施空间站计划，因为空间站要长期有人照料，在天上长时间生活，规模肯定很大。 ”李东打了个比喻，“这就像家里人口多了，一个小房子住不下。 ”

目前，我国长征三号甲火箭能将1吨多的载荷送入地火转移轨道，而“胖五”的运载能力达5到6吨。下一步进行火星探测，“胖五”大约能将一个5吨量级的探测器送到火星上。这个探测器就不再是简单围绕地球转了，而是要带一个火星车，直接落下去，在火星表面巡视。

当然，大火箭离不开大推力。

“胖五”全箭起飞时总推力达1060吨，主要来自8台120吨液氧煤油发动机。120吨液氧煤油发动机的威力到底有多大？专家打了个形象的比喻，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5000米高度的青藏高原。

中国迈向深空的一大步

从“神五”到“神十一”，我国长征二号F火箭把11名航天员送入太空，也把中国一步步推向航天大国。这一次，“胖五”肩负的使命是推动我国向航天强国迈进。李东说，航天强国与航天大国的区别在于，强国要建空间站、登月、探测火星。而这些大事需要大火箭，有了大火箭，才有了基础。

下一步，“胖五”将承担嫦娥工程的第三步任务，将探测器送入地月轨道上，对月球的土壤和岩石采样后，在月面起飞再飞回来，把公斤级的标本带回地球。

再下一步，“胖五”将承担空间站舱段任务的发射，成为建造空间站的主力。

然后，“胖五”将承担火星探测任务，将4.5吨级大的火星探测器送到距地球5000万公里的火星上……

揭秘

90%是零下252℃的液氢和零下183℃的液氧

长征五号“中国芯”堪称低温之最

长征五号3日成功首飞，开启了我国深空探测的新时代。作为我国目前推力最大的运载火箭，长征五号拥有强大的“中国芯”，其动力系统由中国航天科技集团第六研究院自主研制。其中，芯一级主动力50吨氢氧发动机的研制成功，填补了我国大推力氢氧发动机空白，大幅提升了我国液体火箭推进技术的整体水平。

航天六院质量技术部副部长王春民说，性能优异、零碳排放的大推力氢氧火箭发动机，日益成为大型运载器发动机的主流动力之一，并为各航天大国所采用。 50吨氢氧发动机是我国首台大推力的氢氧发动机，具备绿色环保、运载高效、推力强劲、低温之最的特点。

——绿色环保。 50吨氢氧火箭发动机采用液氢、液氧作为推进剂，燃烧产物是水，对环境不会造成污染。

——运载高效。液氢是火箭化学推进剂中能量最高的燃料，氢氧发动机比现有常规燃料发动机性能提高约50%，是当前已知推进效率最高的化学推进剂火箭发动机。氢氧推进剂效能高、产生推力所需燃料少，使火箭运载的推进剂重量大幅减少，对于提高火箭的运载能力具有至关重要的作用。

——推力强劲。与现役上面级氢氧发动机相比，50吨氢氧发动机真空推力是其9倍。长征五号火箭的运载能力实现了大幅跃升，从低轨道运载能力不到9吨提到25吨，成为我国火箭家族成员中当之无愧的“大哥”。

——低温之最。在长征五号800吨重的身体里，90%是零下252℃的液氢和零下183℃的液氧，这已经接近低温的极限。50吨氢氧发动机在超低温、高温、高压等苛刻工况条件下工作，其研制中采用了新材料、攻克了新技术，将有益于我国的工业现代化。

航天科技集团六院院长刘志让说，火箭发动机是运载火箭的核心，随着我国探月工程和空间站建设等后续大型航天活动的论证立项，对高性能氢氧发动机的需求愈加迫切。目前，该院已经瞄准了更大推力的重型火箭发动机的研制，要将长征五号近地轨道25吨的运载能力，提高到100吨左右。

焦点科普

世界上还有哪些“大火箭”

长五火箭为什么被许多业内人士称为“大火箭”？国外还有哪些“伙伴”？据中国运载火箭技术研究院研究员、长五火箭总指挥王珏介绍，与长五处于同一级别的世界主力大型火箭主要有以下几种：

阿丽亚娜5型火箭——欧洲生产的大推力运载火箭，于1996年首次试验发射，1999年正式投入商业发射。火箭长50.5米，直径5.4米，可将10吨载荷运至地球同步转移轨道，近地轨道运载能力可达20吨。目前，欧洲航天局已开始着手研发阿丽亚娜6型火箭，将更加注重实用性、经济性。

安加拉5型火箭——俄罗斯的大型运载火箭，于2014年首次发射成功。火箭长55米，最大总重750吨以上，近地轨道运力近25吨，地球同步转移轨道运力最大可达7吨以上。

宇宙神5型火箭——由美国联合发射联盟公司生产，是美国军方航天发射采用的主要火箭之一，可实施相对小质量载荷的近地轨道与地球同步转移轨道级别发射任务，其地球同步转移轨道运力为8.9吨，近地轨道运力为18.85吨。

德尔塔4型火箭——本世纪初美国低成本火箭研究计划的第一个产物，是具有11吨至25吨近地轨道运力的中型大推力火箭。此外，美国商业航天部门目前还在研制“火神”“猎鹰重型”以及“新格林”号大推力火箭，预计它们都有相当于或者超出德尔塔4型火箭的运载能力。

本版文图均据新华社

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