刚刚，长征五号发射成功！中国航天走出“至暗时刻”_风闻

2019还剩下最后几天，而大家一夜醒来，却被一个大白胖子给刷频了。

▲ 就是这个白色的胖子，这体型比小兵兵胖多了~

究其原因，便是昨晚20时45分，长征五号遥三运载火箭，发射及飞行试验取得圆满成功。

▲ 长征五号遥三运载火箭发射成功（图源：观察者网）

大家可能奇怪，前两天太原和酒泉都有长征火箭发射成功，也没见长五这么大阵仗，这个“胖五”到底是何方神圣？

答案就藏在长征火箭的族谱中。

长征系列运载火箭，是我国于60年代开始研发的系列航天运载工具，它承担了我国96.4%的发射任务，发射航天器总质量占比达到99.2%，是中国运载火箭中的绝对核心主力。

▲ 几种主力的长征运载火箭

截至到今年12月20日，我国长征系列运载火箭已累计发射322次（算上这次长五遥三就323次了），总发射成功率达95.34%，目前现役的有长二丙/丁/F、长三甲/乙/丙、长四乙/丙、长五、长六、长七、长十一及子型号。

其中的长征五号，则是中国运载火箭技术研究院，自主研制的新一代大型低温液体运载火箭。

主要承担高质量载荷、天宫空间站建设、深空探测等发射任务，其作用与中国航天当前的战略发展计划息息相关。

▲ 腾空而起的长征五号乙

之所以长五的受关注度如此之高，不仅在于它是目前中国运载能力最强的运载火箭，更在于它承担着运送天宫空间站组件的重任，对中国载人航天战略的第三步走——建立长期有人照料的空间站，有着无法替代的关键作用。

作为长征系列中的主力型号，长二、三、四及变体型号的运载能力，从2吨到8.6吨不等，用于近地轨道、地球同步转移轨道、太阳同步轨道的卫星、探测器发射任务尚可。

但随着中国航天的快速发展，这种程度的运力已经不够用了。

▲ 搭载神州十一号载人飞船的长征二号F

长五的设计目标是大质量高效运载，2016年发射成功的长征五号，拥有13-14吨的标准地球同步转移轨道运载能力，而昨天升空的长五乙，将这个数字提高到了23-25吨，运载力翻了将近一倍。

当然也只有它，才能满足天宫空间站核心舱段、20吨级的运力需求。换句话说，没有它，我国的空间站计划只能空想。

而在未来，中国航天势必要面临更多大质量、高载荷、高轨道的发射任务，现有的主力运载火箭无一能但此重任，因此需要一型通用程度高、技术成熟、可模块组合的系列火箭，而它就是长征五号。

▲ 57米高的长征五号，是为中国最大的运载火箭

当然我们的“胖五”可不只是块头大，它所使用的各项技术也十分先进，有些技术专利和性能指标已经达到甚至超越世界一流水平。

不是胖兵干吹，咱用数字和事实来说话。

新型推进剂

在运载火箭这个俱乐部当中，美国德尔塔、俄罗斯质子和长征系列，大多使用四氧化二氮与偏二甲肼的推进剂组合。

这种燃料易储存，使用它的发动机结构也较为简单，但是价格十分昂贵，比冲较低（比冲即单位质量与推进冲量的比值，数值越大则推力越强）。

▲ 美国德尔塔系列运载火箭

除此之外，这种燃料在燃烧时还会释放剧毒，因此使用这种工质的液体燃料火箭发动机还被称作“毒发”。

一旦火箭意外爆炸，相当于引爆了一个数百吨的毒气炸弹。

而长征五号的主火箭推进剂为液氧/液氢，助推器推进剂则使用液氧/煤油，这种燃料组合的性价比高、推进效果更强，而且无毒无污染，是国际上新一代大型运载火箭的主流发展方向。

▲ 俄罗斯质子号运载火箭，因为其发动机推力很强，俗称“毒王”

然而液氧/液氢，在常温下会迅速挥发气化，因此使用这种燃料的火箭，会在发射前3-4天才开始缓慢加注燃料，即使加注完成，也要不停补加直到发射前几分钟，以抵消燃料的自然挥发，否则火箭就会因为没有足够动力而发射失败。

不过呢，减缓氧氢燃料的挥发倒也有办法，那就是极低温。

▲ 工作人员检查燃料加注阀门，特殊的工作服是为了防止意外冻伤

大家都知道，低温的极限为绝对零度（-273.15℃），在此温度下连分子都会被冻结。

但这个绝对零度只是理论上的，自然界还没有发现能够真正到达绝对零度的先例，只能无限接近于这个数值。

而“胖五”可以通过在燃料贮存罐内外，设置不到3厘米后的隔热层，可将搭载的液氢维持在-253℃、液氧维持在-173℃。

这可是目前最为出色的极低温燃料储存技术，大大提高了燃料的安全与稳定性，因此长五还有一个非常形象的绰号：“冰箭”。

▲ 央视曾曝光过长征五号的极低温燃料储存技术

这种极低温技术的精妙之处还在于，燃料罐内的液氢已经接近绝对零度，但火箭发动机燃烧室内的最高温度却超过了3300℃，真可谓冰火两重天。

然而即便如此，“胖五”的电器设备，还能够在如此巨大的温差中工作。

新的发动机

长五乙的起飞重量约870吨，起飞推力超过1000吨，最大运载推力达到25吨。

要想托起这么一个庞然大物，光靠推进效果更强的燃料是不够的，还需要火箭发动机拥有极强的温度适应性（从极冷到极热）、更强的结构、更稳定的性能和更大的推力。

为此，相关单位同时研发了使用液氧/液氢的YF-77核心发动机、YF-75D次级发动机，以及使用液氧/煤油的YF-100助推发动机。

▲ 我国最新研发的YF-100K助推发动机

长五的芯一级配置两台YF-77发动机作为核心动力，芯二级则配置两台YF-75D作为二级动力。

箭体外捆绑了4组助推器，每个助推器配置2台YF-100，3型12台全新研制的大推力发动机提供超过1000吨的起飞推力，足以将870吨的胖五送入太空，其运载能力相比过去有大幅提高。

新的箭体结构与配套设施

为了让长五达到设计的载重目标，箭体必须使5米级大直径结构，因此火箭质量猛然攀升到870吨，需要使用更轻盈、更薄的合金蒙皮来减重。

▲ 长五运载的实践二十号卫星，可以看到火箭的外层壳体其实很薄

工程师们做到了，长五的主体外壳只有几毫米，整流罩蒙皮的厚度甚至只有0.3毫米，这种设计要求给加工制造提出了史无前例的挑战。

与此同时，随着尺寸飙涨，酒泉、太原和西昌三大发射中心，已经无法满足使用需要，因此我国又在海南新建了文昌火箭发射基地。

此类技术和保障的进步于改变还有很多，此处不多冗述。

当然，在这些乘风破浪般的改进背后，除了强有力的科研力量、资金支持，还有惨痛的教训。

2017年7月2日，长征五号遥二火箭在发射时出现故障，芯一级的一台发动机熄火，导致发动机推力瞬间下降。

▲ 这一幕也曾在2017年上演过，只不过上一次我们失利了，但我们从没有倒下，科学探索从来不是一片坦途

火箭无声的坠入太平洋，耗费五十亿元的长五遥二箭星俱毁。

然而，舆论并没有照顾这群为了长五奋斗多年的科研工作者，故障分析工作在“中国航天进入黑暗时刻”的舆论声中展开。

▲ 某知名问答网站上，因为长五遥二箭星俱毁，黑中国航天更是不遗余力

但我们的科研团队，在908个无休的工作日中保持着“归零”作息，进行了无数次的故障检测、结构改进和地面试车，终于在突破247项关键技术后迎来了今天的胜利。

▲ 遥二发射失利后，科研团队开始了长达两年半的闭关

两年多来，这个年轻的团队身负重担，在默默无闻的岗位上耕耘着。

直到遥三成功将实践二十号卫星送入预定轨道，圆满完成发射任务时，他们紧张了整整908天的心才放松下来。

12月27日的文昌发射中心，除了胖五以外，还有两个最引人注目的画面。

一个，是指挥室大屏幕上出现了我种花家的座右铭：“我们的征途是星辰大海！”

当然，此外还有一个细节令人动容，那就是在长五发射成功后，喜极而泣的长发小姐姐，还有紧咬嘴唇强忍泪水的小哥哥。

没有亲身经历过的人，不可能知道他们身上，到底背负了多少无法想象的压力。

所以说，胖五的成功，意味着中国航天向大载荷与高远轨道运载能力，迈出了坚实的一步，也给空间站的建设打下了坚实的基础。

小兵兵相信，有这样坚持不懈、执着奋进的航天人，种花家一定可以从航天大国变成航天强国，承载14亿人对太空探索的梦想，驶向无限精彩的星辰大海！

▲ 月球、火星，种花家来啦！

写在后面：

有人总说中国航天放缓了，这是小兵兵整理的2019中国航天重大事件，大家自行评判（以下内容整理源于观察者网）：

嫦娥四号登月舱、玉兔二号月球车首次实现人造航天器登录月背，鹊桥中继卫星首次实现月地中继通信；

玉兔二号成为人类航天史上工作时间最长的月球车；

长征十一号火箭实现中国首次海上平台发射；

北斗卫星导航系统完成最核心的中圆轨道和同步倾斜轨道卫星部署；

两枚快舟1A火箭实现同一发射场间隔6小时快速发射等。

参考资料：[1] 百度百科：长征系列运载火箭[2] 科技日报：这些数字告诉你“胖五”的能耐有多大[3] 中国航天报：长五YF-77归零：走出至暗时刻[4] 观察者网：长征五号遥三运载火箭发射成功[5] 石豪：长征五号发射成功有多重要？用“一发定全局”毫不为过[6] “胖五”发射成功瞬间，指挥大厅里这位小姐姐笑着笑着就哭了