长征八号火箭总设计师宋征宇：揭秘探月四期后续任务“总开关”_风闻

来源：中国航天报

3月20日，长征八号火箭成功把鹊桥二号中继星送入了地月转移轨道，探月工程四期的首次发射任务获得圆满成功。

探月工程至今已经执行了8次发射任务，航天人把这次发射叫做探月四期后续任务的“总开关”。为什么这次“总开关”任务，没有交给执行过探月任务的“大力士”长征五号，而是交给了只有两级半结构的“小个子”长征八号呢？记者专访了航天科技集团一院长征八号火箭总设计师宋征宇。

“小个子”如何成为“大力士”

长征八号是我国新一代中型运载火箭，它采用了二级半的构型：芯一级为直径3.35米的液氧煤油模块，芯二级为直径3米的液氢液氧模块，捆绑了2枚2.25米直径的液氧煤油模块助推器，全箭总长约50.3米。比起直径5米、总长57米的“胖五”来说，“长八”显然是“小个子”。“胖五”已经在嫦娥五号取样返回任务中经受了考验，而“长八”还是第一次执行地月转移轨道的发射任务。

宋征宇

我们选择长征八号来发射地月转移轨道，主要还是由于卫星相对来说比较轻，不超过1.3吨，如果用长征五号来发射就显得有点浪费了。

鹊桥二号卫星重量不超过1.3吨，而长征五号的地球同步转移轨道运载能力达到14吨，相比而言，用长征八号来执行这次发射任务，确实经济多了。

探月工程的前7次发射，执行任务的火箭中，不管是长征三号系列火箭、长征四号还是长征五号，都是三级火箭，而长征八号只有两级半，这次也成功完成了近地点200公里、远地点42万公里的地月转移轨道发射任务，秘诀在哪里呢？

宋征宇

为了提升运载能力，我们设计了一个特殊的弹道。因为我们到月球需要有足够的速度增量，但是火箭在爬高的过程中，地球引力又会对运载能力产生一些影响，所以我们采取的一个措施就是说先不要急着爬高，我们把所有的能力都用来加速，而不是提高高度。等它到了一定速度之后，它自然会进入一个滑行轨道，我们再进一步提升速度，入轨的时候，提升到超过了1万米每秒。

优化弹道设计、在低空中高速飞行的特点，使得长征八号能“四两拨千斤”，即使是“小个子”，也成功挑起了“大力士”才能承担的重担。

发展性能更好的推进系统

带动行业升级换代

宋征宇说，对他和团队来说，这次鹊桥二号任务面临的最大挑战还不是“小个子”要变身“大力士”，而是能不能在发射窗口期内，把卫星给发射出去。

之前，长征八号已经进行过两次发射：长征八号基础型于2020年12月首飞，搭载的5颗试验性卫星准确进入预定轨道；拓展型于2022年2月成功发射“一箭22星”，刷新了当时我国的一箭多星发射纪录。长征八号前两次发射的，都是太阳同步轨道，每天都有发射窗口。但是对探月任务来说，3月份只有3天有发射窗口，每天2次，总共6次发射机会。在文昌，影响发射窗口的因素主要是天气，3月，海南最大的高空风能到60多米每秒。万一出现因为天气原因要推迟发射的情况，宋征宇最担心的，是火箭的芯二级，也就是氢氧末级的推进剂如何处理。

宋征宇

液氢的温度是20k，也就是零下250多度。如果我们把液氢加注到贮箱，这时候突然出现了一些问题要推迟发射，在常温下，液氢就会急剧气化，导致箱压会上升，在这种情况下整个箱子会爆裂，会产生不可预料的后果。

因为液氢推进剂的特殊性，它的使用一直是个难点，稍有不慎就会出现问题。国际航天界多款火箭就曾出现液氢加注以后管路或者阀门泄漏。

为了考察低温推进剂对火箭的结构、管路系统和阀门等关键零部件的影响，今年3月初，长征八号团队进行了氢氧末级发动机的全系统试车，先后考核了火箭发动机在推迟发射后泄回推进剂，和不泄回推进剂持续24小时之后点火两种工况，两次试验均获得圆满成功。

宋征宇

通过这次试验以后，大家一下子信心增长了很多，他觉得有问题我就泄出（推进剂），时间短我就推迟（发射），这好像并不是那么可怕，也消除了大家使用液氢的一些心理障碍。我们要发展高端的或者更加先进的、性能更好的推进系统，带动整个行业的升级换代。如果国家队不做，我们可能就停留在，比如说常温推进剂的运载火箭，我们难以实现产业的升级。

“三A”优等生“快八”：

可靠 实惠 适应性强

产业升级还需要发射准备周期提速。按照现在的周期，一个发射工位一年最多只能用12次。但是，如果将来能实现一个星期发射一次，意味着一个工位一年能发射50次左右。长征八号将奔着这个目标去努力。

宋征宇

“长八”因为反应要快，当时叫“快八”。我们也给自己总结了一个特点，叫“三A”：一个叫accountable，就是可靠的、值得信赖的，还有一个叫affordable，就是负担得起的，还有一个叫adaptable，就是适应性强的，我们要有一定的利润，但是我们也要让用户负担得起。按照国际的行价，如果是按照一公斤5000美金算的话，我们长征八号的火箭比5000美金要便宜很多，我们并不是很贵。