他来了！他来了！他带着礼物回来了！

本文专家:林文杰，科普作家，工程师，川陀智库高级研究员
 

12月27日20时45分，长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，2000多秒后将实践二十号卫星送入预定轨道，发射飞行试验取得圆满成功。此次发射飞行试验主要考核长征五号火箭总体方案、各分系统方案的正确性、协调性，对后续航天任务的相关关键技术进行验证。
 

这是长征五号火箭的第三次发射，也是长征系列运载火箭第323次发射。

海南文昌航天发射场 

在长征五号前两次发射中，一次成功一次失利。

2016年11月3日，遥一（第一次发射）火箭首射成功。

长征五号遥一火箭
 

2017年7月2日，遥二火箭（第二次发射）飞行至346秒时突发故障，发射任务失利。

长征五号遥二火箭 

今晚发射的长征五号遥三火箭，是遥二火箭发射失利后长征五号的首次复飞，所以这第三次回归发射就显得格外重要。 

为什么会叫“胖五” ？ 

长征五号也有一个好玩的绰号

叫做胖五火箭

这是因为长征五号看上去比较“胖”

为什么这么“胖”呢？ 

这还得从长征五号的基本参数说起

长征五号只有两级，高57米

直径5米，质量约为870吨

57米的身高在全球运载能力

达20吨级的火箭中个头算中等的

与之相比

美国的Delta 9250H

（德尔塔-4）高度为72米

俄罗斯的质子火箭高度为53米

欧洲的阿丽亚娜火箭高度为52米

所以

长征五号并不是“矮胖” 

那为什么还显得“胖”？

主要是因为助推器的

尺寸和数量在这些火箭中偏大

换句话说

就是“腰围”太粗 

长征五号的芯一级外围绕着4个助推火箭

每个直径3.35米，高度27.6米

2个助推器的直径就6.7米了

加上长五芯一级5米的直径

长五的“宽度”看上去就超过12米了 

加之有4个助推器

和长征系列其他火箭或

世界上同量级的其他火箭一对比

长征五号就咋看咋“胖”了 

长征五号的性能和特点 

长征五号虽然胖

但是性能一点都不差

作为中国现役运载能力最强的火箭 

长征五号近地轨道运载能力达到25吨

与美俄欧的现役主力运载火箭不相上下 

都属于20吨级范畴

但长征五号的动力有个特点

它使用了两种燃料和相应的发动机 

芯一级使用了两台

YF-77氢氧发动机

采用液氧和液氢作为燃料

与之类似

芯二级使用了两台

YF-75D氢氧发动机

而助推火箭使用的则是

YF-100液氧煤油发动机

采用液氧和煤油作为燃料

“胖五”助推器和其他火箭的比较 

在助推器的使用上，各国火箭和胖五相比，各有优劣：

1、日本的H-IIB火箭使用4枚固体助推器（使用固体助推器可以大大缩小体积，相比使用液氧煤油发动机的助推器）；

2、俄罗斯质子火箭设计比较独特，第一级为6个助推器，芯级作为燃料存储箱，助推器内为RD-253液体燃料发动机，虽然不是液氧煤油，但却是有剧毒的偏二甲肼、四氧化二氮液体燃料；

俄罗斯质子火箭
 

3、欧洲阿丽亚娜火箭为两枚固体助推器；

欧洲阿丽亚娜火箭 

4、美国的宇宙神5火箭也是固体助推器。

“胖五”为什么要使用两类发动机？ 

氢氧发动机的优势是 

无毒，比冲较高 

比冲

定义为单位推进剂的量所产生的冲量

显然我们希望携带同样重量的燃料

能产生的冲量越大越好

即比冲值越大越好 

长五芯一级使用2台YF-77氢氧发动机

是为了获得更大的比冲

氢氧发动机的比冲高于液氧煤油发动机

但氢氧发动机的问题也很多：

1、液氢液氧需要大罐子才能装下，比如航天飞机使用的外部燃料箱，体积巨大。

2、液氢液氧加注需要格外小心，静电会引发爆炸，还需要低温存储（液氢的沸点是-252℃）。

3、液氢的价格也非常高，这都限制了液氢液氧发动机的大规模使用。

液氧煤油发动机的优势 

是安全性高、价格低 

长五上搭载了8台液氧煤油发动机

作为起飞的主要推力来源 

如果助推器使用液氧煤油发动机

那么芯一级就要搭配氢氧发动机

这是一个优化的结果

因此YF-77氢氧发动机

作为长五火箭的芯一级

不是氢氧发动机特别优秀

而是一个最佳配比选择 

主力仍然是液氧煤油发动机

长征五号为什么重要？
 

长征五号的重要性在于其

25吨近地轨道运载能力 

是我们急需的 

接下来建造空间站

需要长征五号火箭支持

过去我们使用的

长二、长三火箭运载能力偏低

发射卫星倒是问题不大

但是要将大型载荷送上轨道

就需要长征五号这样的火箭

比如我国设计的空间站需要两个实验舱

每个接近20吨

长征五号的运力刚好能够满足要求

中国空间站核心舱
 

除了建造空间站外

发射大型空间望远镜

获得第一手的观测数据

也需要长征五号的超强运载能力

才能作出更多的原创性天文发现

此外，要将更大的月球车、火星车

送到月球、火星上

也需要长征五号

月球车
 

因此

长征五号对于中国航天而言

是非常关键的承上启下关系

建设空间站、 嫦娥五号、 

火星探测器、空间望远镜等

相关科研项目

都在热切期待着

长征五号复飞成功的这份大礼

“胖五”的成功复飞 

是2019年末中国航天人 

送给大家的一份大礼 

过去我们不能建造空间站

有了长征五号之后可以

在近地轨道上展开多种科研任务

空间站可以作为长期有人照料基地使用

进行科研活动

为国民经济、农业带来新的成果

对我们的日常生活也有积极的影响