[科普中国]-创造三项首次的大火箭长征七号

2016年是航天大年，今年我国将发射长征七号、长征五号、神舟十一号和天宫二号，其中长征七号运载火箭首飞今年的重头戏。为什么说长征七号火箭首飞是今年的重头戏？它有多牛？
长征七号火箭是我国研制的新型中型运载火箭，大家知道，我们现役中型运载火箭包括长征二号系列、长征三号系列和长征四号系列，为什么有了他们还要研制中型运载火箭呢？
火箭更新换代是火箭不断发展的必然要求，就像我们手机用久了需要更换性能更好的新手机一样，火箭用久了也要进行更换。我们现役的长征系列中型运载火箭性能已经无法满足要求，和世界先进水平也有一定的差距，因此，我们需要新的中型运载火箭。
进入21世纪，我国适时启动了新一代运载火箭研制计划，新一代运载火箭以“通用化、系列化和组合化”为设计原则，按照为“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路进行研制，形成新一代小、中、大液体运载火箭系列。三种模块按照不同的方式组合起来，就形成了长征五号、长征六号和长征七号三种新一代运载火箭。因此，长征七号是我国新一代运载火箭家族中的一员。它的兄弟长征六号在去年9月20日发射成功，成功将20颗卫星送入太空，创下了我国运载火箭一次发射搭载卫星数量最多的纪录。
长征七号火箭“肩上”的担子可不轻，它要为我国未来空间站发射“天舟”货运飞船，服务于载人航天工程后续任务。其实，它不仅可以发射货运飞船，未来也要发射各种卫星，甚至载人飞船，逐步替代长征二号系列、长征三号系列和长征四号系列。
长征七号这个“大高个”身高53.1米，腰围（芯一级直径）3.35米，“体重”（起飞质量）594吨，最多可将13.5吨货物送上太空。它的芯一级安装了2台YF-100发动机，四周捆绑了4个火箭助推器，每个助推器安装了1台YF-100发动机，火箭芯二级安装了4台YF-115发动机。这两种发动机都是我国新研制的液氧煤油发动机，YF-100推力是1200千牛，YF-115推力是180千牛。它们的燃料是液氧和煤油，燃烧的产物是水和二氧化碳，无毒无污染，因此很多人把它称为绿色发动机，长征七号也就成了“绿色火箭”。
以往我们的火箭发动机采用的燃料主要是二氧化氮和偏二甲肼，这种有毒的燃料，运输和加注都要把它伺候得妥妥帖帖，稍有不慎，它就会让你追悔莫及。
长征七号成功发射创造三个“首次”：海南发射场建成后的首次发射任务；我国运载火箭首次实现从海路整体运往发射场；长征七号首次飞行。
这里很多人可能会问，我国已经有了酒泉、太原和西昌卫星发射场，为什么还要修建海南发射场呢?
发射场选址很有讲究的，对气象、地形、地质等等都有特定的要求。其实，在上世纪70年代，我国在航天发射场选址时就对在海南建设航天发射场进行了评估，但由于种种因素，被认为最佳选址之一的海南最终只能说拜拜了。后来，随着条件的成熟，海南又开始建设航天发射场。
相比酒泉、太原和西昌卫星发射场。文昌发射场具有3个优势：第一，地处低纬，节约能耗。我们知道，低纬度的地方地球球自转线速度大，火箭发射可以利用这个自转线速度，利用惯性，减少能耗。同一火箭在不同纬度的发射场，纬度越低运载能力就越高。
第二安是全性好。文昌以东都是浩瀚大海对火箭自身航区及残骸坠落都好。通常来说，在火箭升空后，火箭助推器和部分箭体是会“分家”的，从天而降的火箭残骸可不是天上掉下来的馅饼，被它砸了那就倒大霉了。文昌发射场射向1000公里范围内均为浩渺无垠的南海，发射时划一个禁航区，只要你听话，就不会砸到谁了。
第三海运便捷。长期以来，由于中国铁路隧道直径的限制，火箭的“腰围”就受到了限制，直径超过3.5米就不能通过铁路运输。这制约了中国运载火箭的发展，是导致中国大推力火箭与国外先进水平一度存在差距的一个重要原因。而与此形成鲜明对比的是，文昌基地处在滨海地区，临近的港口，大型火箭可以用运输船漂洋过海去文昌，不要说长征七号3.35米的直径，就是长征五号5米的直径也可以很方便地运往海南发射。
当然，海南文昌发射场并不是十全十美，比如，这里多雨潮湿，此外还有台风天气等，但不要担心，这些在火箭设计和建设发射场之前就想到了这些“烦人”的东西，针对性解决这些问题。
长征七号火箭发射成功意义不小，它为下半年身材更大的另一个兄弟——长征五号火箭首飞奠定了基础，推动我国走向更远更广的太空。我们的征途是星辰大海！