終于,中國再不是火箭強(qiáng)國競技場(chǎng)上的看客。
今天,有著中國最大火箭之稱的長征五號(hào)成功首飛,隨之飛向太空的,是中國航天史被改寫的消息:長征五號(hào),將中國送入大噸位火箭發(fā)射國家行列,并邁向包括美國和俄羅斯在內(nèi)的世界主流火箭陣營。
此前,中國常稱自己為“航天大國”,但“大而不強(qiáng)”也一直是現(xiàn)實(shí)。如今,長征五號(hào)開啟的太空新征途,則是中國向“航天強(qiáng)國”邁出的關(guān)鍵一步。國家航天局前局長欒恩杰對(duì)中國青年報(bào)·中青在線記者表示,中國人從此拿到了“航天強(qiáng)國”的入場(chǎng)券。
新的時(shí)代隨之開啟。長征五號(hào)起飛推力突破千噸級(jí),太空投送能力提升2.5倍,其首飛成功實(shí)現(xiàn)了我國火箭從中型運(yùn)載到大型運(yùn)載的升級(jí)換代,這個(gè)新時(shí)代,我們稱之為大運(yùn)載時(shí)代。
落后的20年:“沒有新型火箭誕生”
運(yùn)載火箭,顧名思義,就是把諸如衛(wèi)星、飛船、空間站等航天器運(yùn)送到太空的交通工具,前段時(shí)間剛剛把航天員景海鵬、陳冬送入太空的長征二號(hào)F,以及同樣在今年完成首飛的長征七號(hào),都是運(yùn)載火箭。航天界有一種說法,“火箭的能力有多大,航天的舞臺(tái)就有多大。”
中國航天科技集團(tuán)公司一院長征五號(hào)火箭總指揮王玨說,運(yùn)載火箭的技術(shù)水平代表著一個(gè)國家進(jìn)入空間的能力。而進(jìn)入空間的能力,則是一個(gè)國家開發(fā)利用空間資源、維護(hù)國家空間安全的前提。
以人們所熟知的科幻大片為例,不管是《星際穿越》《火星救援》,還是《星際迷航》,如果沒有大推力的火箭,別說穿越星際、飛向更深更遠(yuǎn)的太空,就是去火星參與救援,怕是也難以成行。
王玨告訴記者,目前已經(jīng)有美國、俄羅斯、法國、中國、英國、日本、印度、以色列、巴西等國家擁有進(jìn)入空間的能力,共進(jìn)行了5000多次航天發(fā)射。在這些數(shù)以千計(jì)的人類發(fā)射任務(wù)中,運(yùn)載能力首當(dāng)其沖,成了國與國之間的重要競技項(xiàng)目。
在接受中國青年報(bào)·中青在線記者采訪時(shí),中國工程院院士、中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院運(yùn)載火箭系列總設(shè)計(jì)師龍樂豪回憶,在上世紀(jì)90年代中期,以長征三號(hào)甲系列火箭的成功為代表,中國火箭在運(yùn)載能力和技術(shù)水平方面并不輸人,甚至可以說位居世界前列。
一組數(shù)據(jù)佐證了這一說法:1995年世界各國主要運(yùn)載火箭對(duì)比時(shí),中國長征火箭的近地軌道運(yùn)載能力是9噸級(jí),而歐洲的阿里安火箭、美國的德爾塔火箭也差不多處在同一級(jí)別,即10噸上下,美國的宇宙神火箭稍遜一籌,處于7噸級(jí)的水平。
10年過去,中國基本停留在原地,而歐美等國卻上了一個(gè)大臺(tái)階。到2006年,中國的長征火箭只從9噸級(jí)提升到了11噸級(jí),而歐洲的阿里安火箭、美國的德爾塔火箭和宇宙神火箭均已提升到了20噸級(jí),跨入大型火箭行列。
龍樂豪說,自1994年長三甲系列火箭首飛以來,我國已有20年沒有新型火箭誕生了。他告訴記者,這在一定程度上與現(xiàn)在大力倡導(dǎo)的“航天強(qiáng)國”目標(biāo)不符。
欒恩杰同意這一說法,他表示,從1996年前后長征五號(hào)開始關(guān)鍵技術(shù)研究,到2006年長征五號(hào)在國家層面正式立項(xiàng),再到如今長征五號(hào)首飛的2016年,這20年同發(fā)達(dá)國家對(duì)比,中國火箭存在較大差距。這其中,推進(jìn)劑有毒有污染、任務(wù)適應(yīng)性有差距、航區(qū)安全問題日益突出等尤為突出。
當(dāng)然,差距最大的還是在于“運(yùn)載能力”。欒恩杰說,過去10年,隨著國際航天大國相繼推出新型運(yùn)載火箭,中國運(yùn)載火箭技術(shù)的差距被逐漸拉大。
奮斗的10年:十年磨一“箭”
反觀其他航天國家,無論是美俄等航天強(qiáng)國,還是歐洲和日本等第二梯隊(duì),運(yùn)載火箭都達(dá)到了約20噸的近地軌道運(yùn)載能力和10噸級(jí)的同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力。
而在長征五號(hào)發(fā)射之前,我國大部分火箭的近地軌道運(yùn)載能力都低于10噸,還沒有大推力的運(yùn)載火箭。
不止欒恩杰、龍樂豪意識(shí)到了這一點(diǎn),當(dāng)時(shí)的中國航天界,最熱門的議題幾乎都離不開如何發(fā)展新一代火箭。
液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專家張貴田院士至今記得,1985年夏末的北京,在國務(wù)院第一招待所,中國宇航學(xué)會(huì)代表大會(huì)召開,與會(huì)專家就此熱議了一番。
輪到張貴田發(fā)言時(shí),他直言:長征系列運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力小,循環(huán)方式落后,性能低,采用有毒有污染的推進(jìn)劑,這與發(fā)達(dá)國家相比有很大差距,“中國航天要想在未來世界占有一席之地,就要盡快研制新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)”。
這一席話在整個(gè)會(huì)場(chǎng)激起了層層漣漪。此后,“發(fā)展航天,動(dòng)力先行”逐漸成為航天界的共識(shí)。人們開始思考新一代航天動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展。
隨后,一場(chǎng)長達(dá)20年的科研攻關(guān)拉開大幕。1986年~1995年,在國家“863”計(jì)劃支持下開展了新一代運(yùn)載火箭論證工作。2006年,國務(wù)院批準(zhǔn)新一代運(yùn)載火箭基本型長征五號(hào)立項(xiàng)研制。這一年,也是長征五號(hào)十年磨一“箭”的發(fā)端。
王玨說,長征五號(hào)作為擁有著中國火箭最高、最胖、最重等多個(gè)“之最”的運(yùn)載火箭,比以往任何一個(gè)型號(hào)的長征火箭都要復(fù)雜。
僅舉一個(gè)數(shù)據(jù)來看,以往長征火箭使用零部件最多幾萬個(gè),而長征五號(hào)使用零部件達(dá)十幾萬個(gè)。它的設(shè)計(jì)量是以往火箭的3.5倍以上。
當(dāng)然,研制上最難的突破還是在于直徑從3.35米到5米的跨越。不要小看這個(gè)1.65米的跨度,在中國航天科技集團(tuán)公司一院長征五號(hào)火箭總設(shè)計(jì)師李東看來,這不是一個(gè)簡簡單單的放大,而是一個(gè)質(zhì)的飛躍,從設(shè)計(jì)能力、仿真手段、加工制造一直到地面各種試驗(yàn),都是一個(gè)飛躍。以箭體結(jié)構(gòu)制造為例,加工制造5米的箭體結(jié)構(gòu),就要從基礎(chǔ)的機(jī)械加工、貯箱的焊接、鉚接所有的工裝,這些有的甚至頂?shù)搅宋覈A(chǔ)工業(yè)的天花板,其難度之大可見一斑。
展望未來:中國火箭新一代“老祖宗”
夜以繼日的科技攻關(guān),鑄成了今天成功首飛的火箭,一枚實(shí)至名歸的“大型”運(yùn)載火箭。
按照運(yùn)載能力劃分,運(yùn)載火箭分為小型、中型、大型和重型四類。像長征二號(hào)F、長征七號(hào)這些現(xiàn)役的火箭,其近地軌道運(yùn)載能力只有10噸級(jí),稱之為“中型”運(yùn)載火箭,還有一些近地軌道運(yùn)載能力是兩噸及以下的,稱之為“小型”運(yùn)載火箭。
要讓這些小型、中型火箭運(yùn)送20噸以上,乃至更重的東西,它們無疑難以勝任。從某種意義上來說,這也是為什么需要打造長征五號(hào)這個(gè)運(yùn)載能力達(dá)25噸的“大型”火箭。那么,長征五號(hào)這個(gè)大火箭,在現(xiàn)實(shí)的航天任務(wù)中究竟有什么用呢?欒恩杰說,根據(jù)有關(guān)方面公開披露的航天計(jì)劃,不論是探月工程三期、中國載人空間站,還是中國人的首次火星探測(cè),都離不開它。
以探月工程三期為例,這是探月工程“繞”、“落”、“回”的最后一步,其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)采樣返回,即從月球上“抓把土”再回到地球,這就需要更為強(qiáng)大運(yùn)載能力。
一個(gè)有意思的細(xì)節(jié)是,1978年美國總統(tǒng)卡特來華訪問時(shí),先派他的助理國務(wù)卿布熱津斯基來到北京,向中國贈(zèng)送一份禮物,就是美國阿波羅號(hào)從月球上取回來的樣品,當(dāng)時(shí),他們送給中國的月球樣品僅有1克重。
龍樂豪至今記得這件事,令他感到自豪的是,再過一年,中國人就可以通過自己的火箭和探測(cè)器,從月球上“拿到”將近兩公斤重的樣品。而在這一任務(wù)中,長征五號(hào)將起到至關(guān)重要的作用。
當(dāng)然,長征五號(hào)除這些“看得見”的任務(wù)外,還有著更為深遠(yuǎn)的意義,即“承前啟后”。
用王玨的話說,以長征五號(hào)核心技術(shù)為代表的我國新一代中型和小型運(yùn)載火箭,將為我國未來重型火箭的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
龍樂豪則有一個(gè)更為形象的比方。他說,長征五號(hào)是未來新一代火箭的“老祖宗”。早期的長征二號(hào),衍生了長二丙、長二丁、長二E、長二F等多個(gè)型號(hào),成為我國目前在役的主流長征系列運(yùn)載火箭的“老祖宗”;而如今的長征五號(hào),也將在未來扮演“長征二號(hào)”的這一角色。
以未來用于載人登月的重型火箭為例,中國航天科技集團(tuán)公司六院副院長李斌就提到,在研制長征五號(hào)時(shí),有一個(gè)試車環(huán)節(jié),其最大能力達(dá)到500推力噸級(jí),這個(gè)能力,就在一定程度上為我國載人登月重型運(yùn)載火箭的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)的研制奠定了基礎(chǔ)。
今天,長征五號(hào)開啟了中國的大運(yùn)載時(shí)代,未來的重型運(yùn)載時(shí)代,離我們還遠(yuǎn)嗎?
本報(bào)海南文昌11月3日電
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