[科普中国]-长征五号：承前启后的“中国神箭”

　　就在长征七号成功首飞的四个月之后，长征五号——国内发射质量最重、运力最强的火箭，也正式进行首飞。这个总质量800多吨的庞然大物的成功发射，不仅为新一代火箭大家族的研发工作画上了一个圆满的句号，同时也打开了中国航天向更高层级发展的新大门。

　　作为新一代运载火箭的扛鼎之作，长征五号使用了最新研制的两款火箭发动机——推力120吨的YF-100以及推力70吨（真空）的YF-77。芯一级直径达到了5米，采用双联装YF-77发动机，助推级有四个，每个直径3.35米，采取双联装YF-100发动机，因此整个火箭的一级相当于有足足10台发动机，起飞推力超过了1000吨。常言道“只要推力足，板砖也能飞上天”。在如此强大的推力的作用下，长征五号的近地运载能力达到了惊人的25吨，实现了运载能力质的飞跃。

　　值得注意的是，此次发射也是新一代氢氧发动机YF-77的第一次实战。这个2001年立项的发动机，在走过了15年的风雨之后，终于要施展自己的才能了。在研制的过程中，发生了国内外罕见的技术瓶颈，直接导致了一段时间的研发停顿。但最终，这个困难还是被克服了，并将其踩在了脚下。诚然，它的推力在同代发动机中并不突出，然而对于运载火箭来说，推力不要求大，只要够用就好。同时，它也用较长的工作时间弥补了这个不足，实现了运力指标。更重要的是，这个过程为后续更大推力的发动机的研发，提供了相当多颇具价值的经验。

　　在发射过程中，长征五号使用的是偏南的101发射工位，与长征七号使用的102工位相比，也算是大了一号。从保存方面来说，考虑到液氢实际上是一个很容易泄露的物质，所以相对于长征七号具有的24小时燃料保存特性来说，长征五号燃料保存时间将大大缩短，因此对于发射前准备的要求也更高。此次长征五号通过了考验，也标志着文昌卫星发射中心已经正式进入常规发射序列，做好准备迎接未来发射任务的准备。
　　也许你能想起在得知2013年“玉兔号”月球车成功在月面软着陆之后的振奋；也许你也能回忆起当时听说2011年“萤火一号”失利的无奈；也许你还沉浸在见证前不久“天宫二号”与“神舟十一号”成功对接，组合体正常运转的喜悦中。在过去的很长一段时间里，我们取得了显著的成果，但差距也很明显：由于运力的不足以及深空探测网络的缺憾，我们探测器从未到达月球之外的其余星体，我们的空间站也迟迟没有建设。
　　但是这即将是过去式了。随着深空探测网络的完善，以及今天长征五号的发射成功，以长征五号为载体的一系列“中国制造”们，将在未来的太空中展现属于自己的“中国红”。
　　2020年，中国的“天宫”空间站将初步建成。包括“天和”核心舱、“问天”和“梦天”两个实验舱，以及“巡天”共轨飞行望远镜。这些舱段，每个都是大约20多吨重，最终组合而成的空间站成品，虽然比不上国际空间站那300多吨的大体量，但也能够支持宇航员的长期驻留。这不仅能为我国的空间科学提供更多、更翔实、更宝贵的资料，同时也能为今后更进一步的载人航天任务（在太空中实现长期驻留甚至建设月面基地）打下基础。再结合长征七号以运载货运飞船为主要任务，我们也可以认为，我国的空间站计划，是与新型运载火箭计划相辅相成，息息相关的。
　　在探测器方面，长征五号的设计目的除了最重要的发射空间站舱段以外，它其实也担负了2018年“嫦娥五号”月球探测器的发射工作。作为我国探月“绕、落、回”三步走的最后一步，它将采集月球表面的样品返回地球，由于多了“回”这一步，这就意味着它需要消耗更多的燃料，也意味着它将变得更大、更重。前代的运载火箭无法满足需求，那么长征五号自然就挑起了这份重担。

　　特别是在深空探测领域，我们也将看到“新面孔”——同样是2020年，我国将进行火星探测计划，而且将首次尝试实现“绕、落”同步进行的壮举，很显然的是，这也将由长征五号进行运载。如果此役成功，其将为后续的深空探索任务（木星探测等）做出一个良好的表率，从而让我们在深空探测领域中，也拥有一席之地。
　　那么这些任务都比较特殊，看起来似乎没有常规卫星发射活动，会不会导致长征五号的使用频次很低呢？
　　答案自然是否定的。在发射一些特殊载荷的同时，长征五号也可以肩负起发射普通卫星的任务。特别是发射“东方红五号”卫星平台。
　　作为即将上线的新一代运行于地球同步轨道的超大型卫星平台，它的发射质量将达到8吨，能携带1.2吨到2.2吨的有效载荷，这就意味着它将能携带更多的发射器，其工作效率也将大大增长。在此次首发中，长征五号也将搭载“远征二号”上面级（上面级是多级火箭的第一级以上的部分，通常为第二级或第三级）。它可以将“东方红五号”卫星平台直接送上地球同步轨道，大大延长卫星使用寿命。而且更重要的是，在将来，长征五号甚至可以实现“一箭双星”的发射，这对于我国未来的商业卫星发展，也是大有裨益的。
　　此次长征五号的发射，是一个时代的结束，更是新的时代的开始。可以预见的是，从2017年到2022年，我们将见证一个经过了十多年厚积而终于薄发的结果。各种以新一代运载火箭为载体的新装备、新产品也将不断涌现，令人目不暇接。它们一环接着一环，各个要素形成了一个有机整体，帮助我们实现从“航天大国”到“航天强国”的嬗变。
　　这就是航天系统工程的体现。如果没有一个合适的规划，没有一大群航天人的努力付出，没有一个强大的力量进行合理调度，那么这一切，都只是镜中花、水中月罢了。

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出品：科普中国

制作：长征⑨号

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