“胖五”这次成功了!十个问题为你讲透长征五号的星辰大海梦

“胖五”这次成功了!十个问题为你讲透长征五号的星辰大海梦“胖五”这次成功了!十个问题为你讲透长征五号的星辰大海梦

“胖五”的基础体检表

全长约57米

箭体直径5米

助推器直径3.35米

空重约100吨

起飞质量约870吨

起飞推力约1060吨

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“胖五”的举重成绩

近地轨道(LEO)运载能力25吨

地球同步转移轨道(GTO)运载能力14吨

地月转移轨道(TLI)运载能力8.2吨

地火转移轨道(TMI)运载能力5吨

“胖五”的大心脏

芯一级发动机采用液氢/液氧动力,推力50吨

助推器采用液氧/煤油动力,推力120吨

液氢温度为-253摄氏度

液氧温度为-183摄氏度

所以又被称为“冰箭”

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“胖五”的加分项

12大项、247小项关键技术创新

5米直径箭体结构

新型火箭发动机环保、无污染

运载能力提升达2.5倍

在低纬度海岛航天发射场发射,大幅增加高轨道运力

“胖五”未来服务的客人

嫦娥五号月球采样返回器

20吨级空间站舱段

我国首个火星探测器

……

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身材修长苗条的长征二号、三号、四号,是大众心目中的明星,殊不知,上世纪90年代起主要航天强国新一代大型运载火箭先后诞生,它们的运载能力逐渐甩开了苗条的中国火箭。

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比方说,我国发射“天宫”和“神舟”的长征二号F火箭,近地轨道运力只有9.2吨,而美国的德尔塔4重型、俄罗斯的质子M、欧洲的阿里安V、日本的H-IIB等都接近或超过了20吨。

如今航天器变得越来越大、越来越重,例如,东方红四号卫星平台的质量已超过了5吨,最新一代的东方红五号更达8吨以上。

此前我国现役火箭发动机单台推力最大只有70吨左右,想要发射大型航天器,就显得“力不从心”。

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我国将会在2022年前后建成天宫空间站,其总规模将达100吨。各个模块的质量都不小,其中核心舱和实验舱都会在20吨左右,货运飞船也会超过10吨。没有大推力火箭,空间站的建设将会受阻。

除了近地轨道的任务之外,深空探测也需要“胖五”。

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我国探月工程分“绕”、“落”、“回”三个阶段,今年初嫦娥四号已经成功在月球背面软着陆,实现了“落”。接下来就是嫦娥五号的“回”,从月球上起飞,带着月壤和月岩回到地球,其质量超过8吨。

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除了探月,中国人还把目光投向了火星。火星比月球远得多,最近的距离也要达到5500万公里,这是地月距离的145倍!为摆脱地球引力,火星探测器需要加速到超过第二宇宙速度——即每秒11.2公里,我国目前的火箭中只有“胖五”有这个本事。

2020年,火星将会再次靠近地球,这是发射火星探测器的窗口,到时我国计划把一辆火星车送上火星。时间不等人啊!

中国对新一代的太空“大力神”,已是望眼欲穿。

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2006 年10月,长征五号由国家立项。经过10年的不懈努力,按照系列化、组合化、模块化思想设计,中国航天技术团队突破了12个大项、247个小项的关键技术,终于研制出综合指标达到国际主流水平的“胖五”。

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“胖五”缔造了多个“首次”:首次采用直径为5米的大直径大集中载荷箭体结构,突破传统火箭3.35米直径的限制;首次将弹性和气流影响引入整流罩分离仿真,首次使用大型火箭旋转分离技术、首次采用无毒无污染的液氧/煤油和液氢/液氧推进系统、首次采用全新高可靠电气系统、首次采用“新三垂”全新测试发射模式等,使中国火箭的运载能力大幅提升,助力中国航天登上更大的舞台。

2016年11月3日,长征五号首飞,将实践17号卫星送入预定轨道,距离立项整整十年。

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20层楼高的“胖五”,第一眼就让人感觉很潮很帅气,它的整流罩采用漂亮的冯卡门曲线外形,4个助推器头部都采用斜头锥造型。

长征五号是一款全新的火箭,拥有自己独一无二的特点。

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之前,中国运载火箭的芯级直径多为2.25米或3.35米,而长征五号的芯级直径达5米。因为“大块头”,“胖五”的诨号就由此而来。

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经常看到“冰箭”的叫法,老半天才反应过来原来是长征五号。啥叫“冰箭”?

不同于目前现役火箭使用的有毒有污染的燃料,长征五号采用液氢液氧作为推进剂。由于其燃烧产生的是水,实现了无毒无污染,对环境特友好。

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在800多吨的身体里,90%是零下183℃的液氧的零下253℃的液氢,接近了绝对零度——零下273℃,因此获得“冰箭”之誉。

可是,极度深寒的液氢与液氧一旦在燃烧室中相遇,马上“干柴烈火”,喷射出3000多℃的熊熊烈焰——“冰火两重天”,就是对“胖五”的巨大考验!

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运载能力是火箭的核心指标,而很大程度上决定运载能力的,是发动机。

中国现役火箭发动机,单台推力最大只有70吨左右。

在长征五号的身上,共配备了3种全新研发的大推力发动机,都是国内首屈一指的大家伙,分别摘得我国“最大推力液氧煤油发动机”、“最大推力氢氧发动机”、“比冲性能最高的火箭发动机”3项桂冠。

从2000年立项起,经过10年不懈攻关,8台全新研制的120吨液氧煤油发动机,被装配在长征五号运载火箭的4个助推器上,4台全新研制的50吨液氢/液氧(氢氧)发动机,则在一级和二级火箭上各装配了两台。

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上面这些名词看得人有点儿晕了,长征五号为啥使用两种发动机“混搭”?

据专家介绍,芯一级和芯二级工作时间长,适合使用“耐力”好的液氢/液氧动力。而助推器工作时间就短多了,适合推力大、推进剂能量密度高的液氧煤油动力。

液氢和液氧燃料产生的排放物绝大多数是水,无毒,绿色环保。对我们的地球母亲绝对友好。

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120吨液氧煤油发动机的威力有多大?航天科技集团六院副院长周利民打了个比方:它用来把燃料注入燃烧室的涡轮泵能产生500个大气压,相当于把上海黄浦江的水打到了5000米高度的青藏高原。

你说厉害不?

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有如此之多的黑科技傍身,长征五号在世界同类运载火箭中究竟能排到第几?这一点请大家放心,妥妥的第一梯队。

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2018年2月,美国太空探索公司的猎鹰重型火箭首飞成功,把一辆特斯拉跑车送上太空,一时刷屏。这种被称为“世界现役最强”运载火箭,把三枚猎鹰9中型火箭、27台“猛禽”液氧/煤油发动机并联,近地轨道运载能力达到了63.8吨,地球同步转移轨道运力达26吨。而猎鹰重型的最大发射质量有1400多吨,接近“胖五”的两倍。

不过值得注意的是,以上是猎鹰重型火箭一次性使用的数据,如果换成“网红”的可回收模式,它的地球同步转移轨道运力直线下降到8吨左右,低于“胖五”的14吨。

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此外,综合运力在长征五号之上的现役火箭就只有美国德尔塔IV重型火箭了,它的低轨道运力28吨超过“胖五”,而高轨道运力和“胖五”一样都是14吨。

而各国同类的主流火箭,美国宇宙神V、猎鹰9、俄罗斯的质子M、欧空局的阿里安V、日本的H-IIB等,无论高低轨道的运力都在“胖五”之下,尤其是高轨道基本没有超过10吨的。

所以,“胖五”在火箭最核心的运力领域,可以坐得上全球“第三把交椅”,特别是它突出的高轨道运力,对于我国未来展开大规模的深空探测任务绝对大有裨益。

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航天事业总是与各种挫折相伴。浑身上下几乎都是全新的技术,长征五号初期的发射比成熟的长征二号、三号风险更大,这是完全正常的。

2016年11月3日,长征五号遥一首飞,但未能完全成功,点火发射多次推迟,比预定时间推迟了160多分钟,芯二级氢氧发动机出了问题,是借助上面级发动机延长工作时间才将实践17号卫星送入预定轨道,而且没有影响卫星寿命。

2017年7月2日,长征五号遥二发射任务失利,其中一台芯一级氢氧发动机出现异常,起飞346秒后推力大幅度下降,搭载的实践18号卫星未能入轨。

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所以,第三次发射已经是“华山一条路”,绝对是一场硬仗。

经过两年多寻找问题、潜心改进、排除隐患,终于让“胖五”更加成熟。而这次来之不易的成功,更值得我们大书特书!

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长征五号火箭搭载实践20号卫星,这颗卫星有很多亮点

实践20号卫星是第二次东方红五号平台的第二次任务,该平台卫星具有高推力的离子推进力系统,它们有高达28千瓦的有效负载功率。可以承载70 Gbps高通量通信有效载荷的Ka频段,下行数据传输速率高达4.8 Gbit/s,另外该卫星也配备了光学红外激光通信终端。据报道,卫星还配备了一种类似于QSS的实验量子通信有效载荷。

这个卫星平台有着迄今为止我国面积最大、展开方式最复杂的太阳翼,双翼展开就有40多米,比波音737还要宽10多米。

实践20号卫星也将携带由兰州物理研究所开发的高推力离子推进器,并测试激光通信技术。该卫星有效载荷超过2000公斤,总质量约为7吨,将成为发射到地球静止轨道的最大卫星之一。

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近地轨道(LEO):一般在200到400公里高度,比如光学遥感卫星、航天飞机、载人飞船、空间站舱段等。

地球同步转移轨道(GTO):最低高度200公里、最高高度36000公里,航天器包括通信卫星、雷达遥感卫星等。

比冲:单位推进剂所产生的冲量,是衡量燃料能量利用效率、衡量火箭发动机技术水平的一个关键指标。

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