近期載貨，遠期載人 揭秘長征七號

25日，長征七號在海南文昌航天發(fā)射場點火升空。新華社記者 李剛 攝

6月25日晚，我國在新建的海南文昌航天發(fā)射場用全新研制的長征七號運載火箭托舉“升級版”太空擺渡車——遠征一號甲上面級，將多用途飛船縮比返回艙等多種載荷成功送入預(yù)定軌道，拉開了我國載人航天工程空間實驗室任務(wù)的序幕。

“首秀”成功的長征七號運載火箭，是為我國載人空間站工程發(fā)射貨運飛船而全新研制的新一代無毒無污染、高可靠、高安全的中型運載火箭，未來還將運輸載人飛船“載人”進入太空，成為中國航天發(fā)射的主力型火箭，提升進入空間的能力。

長征七號新在哪里？本報記者帶你一同揭開它的神秘面紗。

運載能力為以往火箭1.5倍

長征七號運載火箭長53.1米，芯級直徑3.35米，捆綁4個直徑2.25米的助推器，起飛質(zhì)量597噸。

負責總研制火箭的中國航天科技集團一院的專家介紹，長征七號是我國目前運載能力最大的火箭，運載能力達到近地軌道13.5噸，是以往火箭的1.5倍，達到國外同類火箭先進水平。

長征七號是我國目前發(fā)射占位最短的火箭。為了適應(yīng)海南多臺風的特點，也為了未來的高密度發(fā)射準備，長征七號需要具備在發(fā)射區(qū)快速發(fā)射的能力，簡單準備后就能夠發(fā)射，形象說就是“即到即打”。

長征七號是我國首次在海洋環(huán)境發(fā)射火箭，海南發(fā)射場與內(nèi)陸發(fā)射場最大的不同是濕熱多雨、臺風頻繁的海洋氣候，而火箭上的許多精密儀器對外界環(huán)境非常敏感，長征七號具備在海南復(fù)雜氣象、氣候環(huán)境下全天候的發(fā)射能力，形象地說就是“想打就打”。

火箭專家介紹說，長征七號是我國第一枚揭開神秘面紗的“全數(shù)字火箭”，火箭設(shè)計從紙質(zhì)“連環(huán)畫”變成了“3D電影”。長征七號采用全數(shù)字化手段完成研制，打通了從設(shè)計到制造的全三維流程。全研制流程沒有一張紙質(zhì)圖紙，在生產(chǎn)加工階段火箭實現(xiàn)了“一鍵式”加工，極大地提升了生產(chǎn)質(zhì)量和效率。在試驗、裝配階段，“數(shù)字火箭”應(yīng)用了“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”，對火箭進行虛擬裝配、虛擬試驗，真實模擬火箭實際裝配和試驗環(huán)境，提前預(yù)見可能發(fā)生的問題，確保了火箭試驗、裝配“一次成”。長征七號的首飛成功，代表了我國近60年運載火箭研制領(lǐng)域的最高水平，標志著我國新一代運載火箭在數(shù)字化設(shè)計能力上已躋身國際先進行列。

可在8級大風和中雨條件下發(fā)射

長征七號的優(yōu)異性能，來自于多個創(chuàng)新。

新動力讓火箭更“環(huán)?！?。長征七號采用我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的兩種新型液氧煤油發(fā)動機，推力提高了60%，起飛推力達到730噸，平均成本僅為常規(guī)推進劑的十分之一強，降低了成本提高了火箭性能。

在結(jié)構(gòu)和布局方面，長征七號外形和現(xiàn)有火箭體型差別不大，更給人“又高又苗條”的美感。為了儲存更多的燃料，提供更強的動力，它的助推器長約27米，接近現(xiàn)役火箭助推器長度的2倍，因此力學特性十分復(fù)雜、飛行控制難度極大。傳統(tǒng)火箭固定助推器需要兩個捆綁點，而長征七號又增加了一個捆綁點，相對現(xiàn)役火箭的捆綁方案，載荷、捆綁裝置等設(shè)計難度大大增加，但可靠性大幅提升。

火箭復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，給火箭的“大腦”控制系統(tǒng)也帶來了全新的挑戰(zhàn)，為了更好地控制火箭的飛行過程，將航天器精確送入軌道。長征七號是按照載人航天標準設(shè)計的火箭，控制系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)實現(xiàn)了冗余，設(shè)計可靠性得到大幅提高。我國火箭控制系統(tǒng)已向全面數(shù)字化控制模式發(fā)展。

新環(huán)境提高火箭適應(yīng)性。海南發(fā)射場氣候潮濕，降水量大。長征七號具備在8級大風和中雨條件下發(fā)射的能力。為此，在火箭研制之初，設(shè)計團隊就將“防水”工作列為重中之重。例如在部段對接處、細小的孔徑和縫隙處都要做防水處理。長征七號也沿用了過去長征火箭家族3.35米直徑的設(shè)計，既可以滿足海南發(fā)射場發(fā)射要求，同時也可以通過陸路運輸運往內(nèi)陸發(fā)射場進行發(fā)射，發(fā)射適應(yīng)性更強。

火箭在發(fā)射場進行的垂直總裝、垂直測試、垂直轉(zhuǎn)場，被稱為“三垂模式”。現(xiàn)役火箭中采用的“三垂模式”，其箭地連接工作在技術(shù)區(qū)和發(fā)射區(qū)要進行兩次，而長征七號采用的“新三垂模式”，僅一次對接就可以完成工作，狀態(tài)的一致性更好，轉(zhuǎn)至發(fā)射區(qū)以后出現(xiàn)故障的概率更低，有效提高了發(fā)射的可靠性。同時也縮短了發(fā)射工作時間，降低了火箭轉(zhuǎn)場后遇到惡劣天氣再返回技術(shù)區(qū)的情況發(fā)生。

在海南國際旅游島發(fā)射的長征七號也是一枚綠色火箭，“綠色能源、綠色材料、綠色工藝”。其中，綠色能源是指火箭全部采用先進的無毒無污染液氧煤油推進劑。

可用于發(fā)射新一代載人飛船

長征七號火箭完成此次首飛任務(wù)之后，未來將承擔我國首個空間貨運飛船——天舟一號的發(fā)射，為我國長期有人照料的空間站搭建起“天地運輸走廊”。未來成熟后將成為新一代載人火箭，用于發(fā)射新一代載人飛船。

火箭專家說，作為我國新一代中型運載火箭的基本構(gòu)型，長征七號也將是我國未來航天發(fā)射任務(wù)的“主力軍”，未來將成為在役主力火箭的“接班人”，肩負著長征火箭技術(shù)進步和更新?lián)Q代的歷史重任。

按照載人航天的標準研制，長征七號具有高性能、高可靠的顯著優(yōu)勢，應(yīng)用前景十分廣闊，可以簡單地概括為“近期載貨，遠期載人；多種改型、全面覆蓋”。除了完成多次貨運飛船發(fā)射任務(wù)外，長征七號通過飛行考核驗證后，還將具備執(zhí)行載人飛船發(fā)射的能力。通過簡單的適應(yīng)性改造，它在短期內(nèi)就可實現(xiàn)發(fā)射高、中、低軌各種應(yīng)用衛(wèi)星的能力，以滿足當前國內(nèi)外主流衛(wèi)星發(fā)射市場的迫切需求。

對于火箭迷們來說還有值得關(guān)注的是，俗稱中國大火箭的長征五號運載火箭將于今年下半年實施首飛，這枚火箭是我國目前研制規(guī)模和技術(shù)跨度最大的航天運輸系統(tǒng)工程。

長征五號火箭起飛質(zhì)量約869噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸的運載能力，與國際上主流運載火箭的運載能力相當，將承擔發(fā)射嫦娥五號、空間站核心艙以及火星探測等具有里程碑意義的國家重大專項工程任務(wù)。未來，長征五號的首飛成功將大幅提高我國進入太空的能力。

在中國火箭家族譜系中，長征五號、長征七號、長征六號火箭將形成大、中、小系列化、梯度合理、型譜完善的我國新一代運載火箭體系。（記者 余建斌、丁?。?nbsp;