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长征七号甲为何首战告负?金牌火箭强强联合,一数据刷新国内纪录

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昨夜(16日21时34分),长征七号甲遥一运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空,遗憾的是该型火箭没能最终将卫星送入预定轨道,随后官方传来“火箭飞行出现异常,发射任务失利。”的权威消息。

长征七号甲腾空而起

由于火箭刚刚发射,故障排查尚需时日,此时此刻也不可能对飞行失利原因有任何肯定的判断,但这并不妨碍我们认知长征七号甲运载火箭。

长征5号是新一代无毒无污染运载火箭的领头雁,现阶段航天科技集团新研或在研火箭几乎无一例外都脱胎于长征5号,长征七号甲自然也不例外

长征五号遥三运载火箭

始于本世纪初的新一代无毒无污染火箭根据模块化设计理念,按照不同芯级直径确定了5米模块(2台YF-77氢氧发动机)、3.35米模块(2台YF-100液氧煤油发动机)、2.25米模块(1台YF-100液氧煤油发动机)、5米/3.35米模块(2台YF-75D)四类火箭构型模块,按需组合规划了10型火箭设计方案。

由于模块化设计年代比较久远,很多设想型号也许永远不会从图纸中走出来,但还是有不少型号已经梦想照进现实。

新一代无毒无污染运载火箭

现在人们所熟知的长征5号实际上是长征5号E型运载火箭,是该系列火箭中的最强运力型号,其地球同步转移轨道运力高达14吨,近地轨道理论运力更是高达32吨,运力一举超越了欧空局阿丽亚娜-5、俄罗斯安加拉A-5、日本H-2B等主流火箭。

下个月即将首飞的长征五号乙就是长征5号B,其近地轨道运力不小于22吨,是在轨建造天宫空间站的主力运载火箭。

长征五号乙运载火箭整流罩

长征六号虽然是新一代无毒无污染火箭里的最小运力型号,但其意义却非同一般,该箭作为新一代无毒无污染火箭首飞型号,肩负着验证YF-100液氧煤油发动机可靠性重任,截至目前已经连续实施了三次发射任务,成功率100%。

长征七号则是新一代无毒无污染火箭设计方案中的“中型二级半运载火箭”,有别于其他型号,该箭是按照载人火箭标准设计,控制与增压系统实现了冗余配置,设计可靠性达到了0.98,也就是说每100次发射才会出现两次故障,且故障多数情况下也可以在冗余系统框架下加以化解。

长征七号整流罩刷上载人航天logo

长征七号火箭箭长53.1米,芯级直径3.35米,起飞重量约597吨,起飞级由四部助推器与芯一级的6台YF-100液氧煤油发动机构成,总起飞推力可达720吨,芯二级配置有4台YF-115液氧煤油发动机,推力72吨,可以说长征七号是一款十足的煤油火箭。

长征七号芯二级YF-115液氧煤油发动机

截至目前长征七号火箭已经实施了两次发射任务,100%成功率与最初的载人火箭标准定位也是高度统一。在第二次任务中执行了天舟一号货运飞船发射任务,该型飞船突破了燃料在轨补加、无人快速交会对接等科目,攻克了长期有人照料空间站的最后一道难关。在天宫空间站任务中长征七号主要用于天舟货运飞船发射,未来它将承担14吨级新一代载人飞船发射任务。

长征七号甲虽然脱胎于长征七号,但前者有着更强的独立性。要知道火箭是由数以万计的零部件构成,任何一处改动都有可能并发诸多难以预测的风险问题。

长征七号助推器

从火箭构型来看,长征七号甲采用三级半构型,主要用于高轨道发射任务,长征七号则是二级半构型,主要用于近地轨道任务,“半”是指起飞级助推器。

按照新一代无毒无污染火箭早期模块设计规划,长征七号甲属于“中型三级半火箭”,该箭刷新了我国运载火箭的箭体高度纪录,整箭高度达60.13米,相当于23层楼房高度,比最强运力版本长征5号还高出了3.16米,该箭最大起飞重量573吨,能将7吨有效载荷送入地球同步转移轨道。

长征七号总装厂房

在长征七号甲之前,长三甲系列火箭地球同步转移轨道最强运力是5.6吨,长征5号是14吨(GTO轨道)。高性能地球同步轨道卫星重量通常在5吨至7吨之间,用长征5号发射效费比欠佳,而长三甲系列火箭又是力有不逮,所以就需要7吨级地球同步转移轨道运力的长征七号甲。

长征七号甲芯一二级与助推器继承了长征七号(芯二级尺寸有变动),芯三级与早期设计不同,没有采用3.35米直径芯三级,而是直接将长征三号甲系列火箭3米级直径芯三级直接搬了过来。热心的网友在长征七号甲正式亮相前,用长征七号与长三甲系列火箭芯三级PS了一张长征七号甲合成照片。

长征七号+长三甲芯三级=长征七号甲

长三甲系列火箭芯三级采用2台YF-75氢氧发动机,不同于长征5号芯二级使用的YF-75D膨胀循环氢氧发动机,YF-75氢氧发动机是久经考验的成熟型号,在历次部署静止轨道通信卫星、气象卫星、北斗导航卫星、嫦娥探月等高轨道发射任务中表现出色。去年4月长三甲系列火箭还迎来了第100次发射,不论是成功率还是可靠性都极为优秀。

那么,为什么由长征七号与长征三号甲系列芯三级组成的强强联合会以首飞失利开局呢?

发射嫦娥四号的长三甲系列火箭(长征三号乙)

强强联合的长征七号甲并不意味着一定能轻松得出最优结果,首先火箭起飞质量有明显变化,各级发射时序也会出现较大变动,此次发射采用了助推器与芯一级集束式分离方案,相关匹配性问题如果解决不好同样会“翻车”,这里面涉及气动控制、箭体共振等一系列兼容性问题,至于具体原因还有待专家组调查之后公布

高风险从来都是航天领域的专属标签,试想一个高达几十层楼房高度的燃料罐在连续燃烧状态下,米秒不差且安全无虞地飞向太空,在这个过程中数以万计的零部件还都得表现出色才能完成任务,其风险之高无出其右。用马斯克的话说,只要火箭不炸毁在发射塔就是胜利。

长征七号甲运载火箭

本月15日,SpaceX公司猎鹰-9号火箭在执行第6批星链组网卫星发射任务时也遭遇了发射前3秒终止发射程序故障,无独有偶二十七年前长征2号E火箭也曾经遭遇射前3秒终止发射流程,发射团队面临剧毒燃料危险冒险进入发射塔架卸载所有燃料,这一力挽狂澜的壮举被记录在史诗级航天纪录片《撼天记》中。

猎鹰-9号终止发射

航天失败并不可怕,化危为机才是航天领域的常态。长征5号遥三火箭已经给长征七号甲做出了榜样,前者在经过痛苦的908天归零之后一飞冲天,进一步夯实了我国航天由大变强的根基,确保了天宫空间站、火星探测、月球采样返回等一系列世界级航天工程的顺利启动。

挑战者号与哥伦比亚号航天飞机的接连失事曾经重创大洋彼岸的航天事业,除了难以估量的损失,还搭上了14名宇航员的性命,但他们并没有向困难低头。阿波罗-13号登月飞船也曾让亿万美国人民惴惴不安,但3名宇航员在经历天地大营救后走出返回舱那一刻整个世界都在为他们喝彩。

挑战者号航天飞机

一个灵魂拷问,我们能否经得起类似的心理考验,强国之所以能称之为强国,除了拥有超群的科技、雄厚的资金、富饶的物产之外,还需要人来发挥中流砥柱作用。星辰大海梦想的圆梦从来不会是一帆风顺,只有经历苦难方知辉煌的不易,而这也正是历经百年磨难的中华民族更能洞悉的奥秘。

载人登月

太空天眼

金钩

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