[科普中国]-低轨道运载火箭

简介

说到大推力低轨道运载火箭，大家最熟悉的莫过于美国用于登月计划的“土星五号”以及苏联的“能源号”了。

美国“土星五号”运载火箭是专为阿波罗登月计划而研制的、迄今为止最大的巨型运载火箭。其起飞重量为3000吨，直径10m，高110m，近地轨道运载能力达139吨，它能把重达50吨的阿波罗飞船送入登月轨道。

前苏联“能源号”运载火箭长约60米，总重2400吨，起飞推力3500吨，能把100吨有效载荷送上近地轨道。火箭分助推级和芯级两级，助推级由四台液体助推器构成，每个助推器长32米，直径4米；芯级长60米，直径8米，由四台液体火箭发动机组成。

美国的“土星五号”在完成了登月计划以及1976年发射了美国第一个空间站“天空实验室”后就退出了现役，苏联的“能源号”也是在发射了苏联第一架航天飞机“暴风雪号”之后就停止使用了。原因主要就是两个，一是这两者的低轨道的运载能力都超过了100吨，成本太高，美国和苏联也难以支撑；二是直到目前为止，除了空间站和航天飞机，世界绝大多数的航天器重量都在15吨以下，作为运输工具运载火箭没必要用太大，所以不会用这两种运载火箭。1

各国经典低轨道运载火箭美国美国的航天飞机除了是载人航天器以外，还可以作为运送工具把其他航天器带到太空，航天飞机的低轨道运载能力为30吨。除了航天飞机，美国也还在使用有两种低轨道运载能力是20吨级的大推力火箭，分别是“德尔塔-4”和“宇宙神-5”。其中“德尔塔-4”的全长约51.5米，直径约4米，起飞重量733吨，低轨道运载能力是25.8吨，地球同步轨道运载能力是10.8吨。美国历史上最大的运载火箭 土星五号 ，专门用于载人登月，起飞质量3038吨，具备将118吨载荷送入轨道、47吨载荷送入月球轨道的能力。

美国提出了重返月球计划，公布了“战神-1”和“战神-5”两种负责运输的大推力火箭方案，其中“战神-1”是发射猎户座载人飞船，全长94米，低轨道运载能力25吨，“战神-5”是货运火箭，全长110米，低轨道运载能力130吨，地球同步轨道运载能力65吨。根据计划，2011年，“战神-1”进行首次试验飞行；2014年发射猎户座载人飞船与国际空间站对接；2019年，“战神-5”试验飞行。2020年载人重返月球。

前苏联前苏联用于运送 暴风雪 航天飞机的 能源 号运载火箭，起飞重量达2400吨，但目前和 暴风雪 号一起都已退出历史。

俄罗斯俄罗斯“质子-3”为三级火箭，全长57米，芯级最大直径7.4米，低地轨道运载能力为21吨，曾用于发射礼炮1～7号空间站和和平号空间站的各个舱段。它1968年11月16日首次发射成功，将“质子4号”卫星送入轨道。国际空间站俄制大型舱段也由该型号火箭发射。俄罗斯目前用于发射 联盟 飞船的 联盟号 运载火箭，起飞重量在310吨左右。

俄罗斯研制安加拉系列火箭。在方案设计上，安加拉系列火箭最大限度地推行通用化原则，通过模块化设计形成不同构型的火箭，通过选用不同数量的**助推器、不同的上面级，形成拥有各种运载能力、能执行多种任务的运载火箭系列。该系列火箭近地轨道运载能力达24.5吨，研制成功后将取代俄罗斯现有的火箭型号。2

欧洲欧空局目前已研制成功的“阿丽亚娜”5型，高只有50米，重却达750吨，它的地球同步轨道运载能力可达10吨，近地轨道运载能力达22吨。

中国中国“长征2E”**火箭,是以加长型“长征2C”为芯级，并在第一级周围**四个液体助推器组成的低轨道两级液体推进剂火箭。火箭总长49.68米,直径3.35米。每个液体助推器长为15.4米，直径2.25米，芯级最大直径4.2米。总起飞重量461吨，起飞推力600吨，能把8.8吨至9.2吨有效载荷送入近地轨道；为了满足发射载人航天飞船，在“长征2E”的基础上，中国研制出来可靠性更高的“长征2F”火箭，包括逃逸塔，火箭全长58.4米，起飞重量480吨，低轨道运载能力8吨。

中国在2014年对“长征五号”进行首飞，中国新一代运载火箭“长征五号”为带助推器的两级液体运载火箭。全箭总长60.5m，起飞重量675吨，起飞推力835吨。整流罩直径5.2m，综合性能指标达到国际上主流运载火箭水平。新一代运载火箭的低轨运载能力覆盖1.5吨-25吨，地球同步轨道运载能力达14吨。可以完成近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站和月球探测器等各类航天器的发射任务。3

日本日本“H-2A”是一种两级液氢液氧燃料火箭，全长53米，直径4米，总重290吨，可把约9吨的有效载荷送上近地轨道，把4吨的有效载荷送上地球同步轨道。

日本于2003年对“H-2A”系列火箭方案进行了修订，提出了增强“H-2A”方案(H-2B)，火箭芯级直径由4米增大到5.3米，地球同步转移轨道运载能力可达8吨。

印度印度自行研制的极地轨道4级运载火箭全长44米，起飞重量314吨，太阳同步轨道运载能力为1吨,低地轨道运载能力为3吨。与以上几个航天强国不在一个水平上。4

长征系列介绍长征一号长征一号 运载火箭是一种三级火箭，主要用于发射近地轨道小型有效载荷。火箭全长29.86米，最大直径2.25米，起飞重量81.6吨,起飞推力112吨，能将300千克重的卫星送入440公里高的近地轨道。1970年4月24日， 长征一号 运载火箭成功地将 东方红一号 卫星送入预定轨道，奠定了长征系列火箭发展的基础。该火箭已退役。

长征二号系列长征二号 火箭是一种两级火箭,全长31.17米，最大直径3.35米，起飞重量190吨，能把1.8吨的卫星送入距地面数百公里的椭圆形轨道。1975年11月26日， 长征二号 火箭完成了中国第一颗返回式卫星的发射任务。

长征二号丙 火箭是在 长征二号 火箭基础上改进设计研制的，采用了大推力液体火箭发动机，箭长为35.15米，近地轨道的运载能力增加到2.4吨，火箭的可靠性也大大提高。在 长征二号丙 火箭基础上研制的 长征二号丙 改进型火箭是一种三级火箭，箭长增加为43.027米。 长征二号丙 系列运载火箭自1982年9月首次成功发射以来，至今发射成功率为100%。1987年， 长征二号丙 火箭被授予 全国质量金质奖 。1999年， 长征二号丙 火箭被中国航天工业总公司授予 优质液体运载火箭 称号。

长征二号丁 火箭是一种两级火箭，全长38.3米，起飞重量232吨。主要是在 长征二号 火箭的基础上采取增加推进剂加注量和增大起飞推力的办法，使运载能力进一步提高。1992年8月首次发射，至今发射成功率为100%。

长征二号E(长二捆)火箭是以加长型 长征二号丙 火箭为芯级，并在第一级周围捆绑四个液体助推器组成的低轨道两级液体推进剂火箭。火箭总长49.68米,直径3.35米。每个液体助推器长为15.4米，直径2.25米，芯级最大直径4.2米。总起飞重量461吨，起飞推力600吨，能把8.8吨至9.2吨的有效载荷送入近地轨道。

长征二号F火箭是在 长征二号E火箭的基础上，按照发射载人飞船的要求，以提高可靠性、确保安全性为目标研制的运载火箭。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成，是目前我国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长的火箭。运载火箭有箭体结构、控制系统、动力装置、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、推进剂利用系统、附加系统、地面设备等十个分系统，为兼顾卫星的发射，保留了有效载荷调姿定向系统的接口和安装位置。故障检测处理系统和逃逸系统是为确保航天员的安全而增加的，其作用是在飞船入轨前，监测运载火箭状态，若发生重大故障，使载有航天员的飞船安全地脱离危险区。长征二号F运载火箭先后成功发射了神舟一号至神舟六号飞船，为我国成功实现载人航天飞行做出了历史性贡献。

中国用于发射 神舟 系列飞船的 长征2号F型运载火箭，起飞重量为460吨。目前该型火箭将继续发展改进型号。1

长征三号系列

长征三号 运载火箭是三级火箭，其一、二级是在 长征二号丙 火箭的基础上研制的，其三子级采用了低温高能液氢液氧发动机。火箭全长44.86米，一、二级直径3.35米，三级直径2.25米,起飞重量204.88吨，地球同步转移轨道运载能力为1.6吨。 长征三号 火箭的成功发射，标志着中国运载火箭技术跨入世界先进行列，是中国运载火箭发展上的一个重要里程碑:它首次采用了液氢、液氧作火箭推进剂，首次实现火箭的多次启动，首次将有效载荷送入地球同步转移轨道。

长征三号甲 火箭是三级火箭，它继承了 长征三号 火箭的成熟技术，采用了新设计的液氢液氧三子级。火箭全长52.52米，最大直径3.35米，起飞质量240吨，主要发射地球同步转移轨道的有效载荷，也可以发射低轨道、极轨道或逃逸轨道的有效载荷。其地球同步转移轨道的运载能力为2.6吨。自1994年2月8日首次发射成功以来，至今发射成功率为100%。2007年6月被中国航天科技集团公司授予 金牌火箭 称号。

长征三号乙 火箭是在 长征三号甲 和 长征二号E火箭的基础上研制的三级大型液体捆绑式运载火箭，其芯级与 长征三号甲 火箭基本相同，一子级壳体捆绑4个标准液体助推器。火箭全长54.84米，起飞质量426吨，主要发射地球同步转移轨道的重型卫星，亦可进行轻型卫星的一箭多星发射或发射其它轨道的卫星。其地球同步转移轨道的运载能力为5.4吨。

长征三号丙 火箭是在 长征三号乙 火箭的基础上， 减少了两个助推器并取消了助推器上的尾翼。火箭全长54.84米，起飞质量345吨，主要发射地球同步转移轨道的有效载荷，可以进行一箭多星发射或发射其它轨道的卫星。 其地球同步转移轨道的运载能力为3.8吨。

长征四号系列

长征四号 系列运载火箭包括 长征四号甲 、 长征四号乙 、 长征四号丙 三种火箭。

长征四号甲 火箭是三级火箭，一、二、三级均采用常规推进剂，主要用于发射太阳同步轨道卫星。火箭全长41.9米，最大直径3.35米，起飞质量248.9吨，起飞推力约300吨。1988年9月首次发射，发射成功率为100%。

长征四号乙 火箭是在 长征四号甲 火箭基础上发展的一种运载能力更大的运载火箭，主要用于发射太阳同步轨道卫星。火箭全长45.58米，最大直径3.35米，起飞质量249吨，起飞推力约300吨，900千米高度极轨的运载能力为1.45吨。1999年5月首次发射，至今发射成功率为100%。

长征四号丙 火箭是在 长征四号乙 火箭的基础上，三级发动机采用二次启动技术，大幅提高了有效载荷的运载能力。

长征五号系列新一代运载火箭是我国研制的大型、系列化运载火箭，将逐步完成现有运载火箭的更新换代，大幅度提升我国运载火箭的航天运输能力，基本满足我国未来20~30年航天器发射的需求。根据 高可靠、低成本、无毒、无污染、适应性强、安全性好 的目标，新一代运载火箭的研制工作将坚持 通用化、组合化、系列化 的设计思想，采用液氢、液氧、煤油等无毒、无污染推进剂，按照 三个模块、两种发动机、一个系列 的发展路线，统筹规划、分步实施。

新一代运载火箭为带助推器的两级液体运载火箭。全箭总长60.5m，起飞重量675吨，起飞推力835吨。整流罩直径5.2m，对于典型GTO(200*36000km、轨道倾角190º)，基本型火箭运载能力为10吨，综合性能指标达到国际上主流运载火箭水平。新一代运载火箭的低轨运载能力覆盖1500~25000千克，可以完成近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站和月球探测器等各类航天器的发射任务。

中国新一代运载火箭 长征五号 等，目前研制进展都 非常顺利 ，同时，重型和巨型运载火箭的研制也均列入到该院发展规划之中。

俗称 大火箭 的中国新一代大推力、无毒、无污染运载火箭 长征五号 目标在二0一四年首飞。新一代运载火箭目前研制进展同样非常顺利，在天津的新一代运载火箭产业化基地建设正按计划稳步推进，这也为新一代运载火箭 长征五号 研制创造良好条件，并赢得了时间。他表示，新一代运载火箭二0一四年在海南航天发射场实现首飞后，将在运载火箭技术领域，推动中国与航天强国 比翼齐飞 。

随着宇航事业的不断发展和开展深空探测的运载需求，中国未来也要研制起飞推力超过一千吨的重型运载火箭，以及起飞推力更大的巨型运载火箭，目前，重型、巨型火箭已列入中国运载火箭技术发展路线图。

中国长征-5号火箭在能力上与美国和俄罗斯的火箭技术还有不小的距离。图为美国60年代研制的 土星-5号运载火箭，起飞质量3038吨，具备将118吨载荷送入近地轨道、47吨载荷送入月球轨道的能力。相比之下，中国发射神舟飞船的长征二号F型火箭起飞质量479.7吨，近地轨道运载能力7.6吨。为达成载人登月的目标，必须发展起飞总重达1500吨以上的巨型火箭。目前中国研制中的长征5号大推力运载火箭的同步轨道发射能力将超过12吨。5

长征六号长征六号为三级火箭，有700千米高度太阳同步轨道500千克的运载能力。 该火箭成本低、高可靠、适应性强、安全性好，有许多新技术是在中国国内首次应用，研制难度很大。 长征六号运载火箭于2009年获得国家正式批复立项，并于2013年12月在太原卫星发射中心完成场箭合练 。

长征七号长征七号采用“两级半”构型，运载能力将达到近地轨道13.5吨，太阳同步轨道5500千克。2016年6月25日20时22分，我国全新研制的长征七号运载火箭，在新建的海南文昌航天发射场发射升空，成功将载荷送入预定轨道。2017年3月，长征七号遥二运载火箭顺利通过了出厂评审。2017年3月11日，长征七号运载火箭安全运抵文昌航天发射场，开展发射场区总装和测试工作。