王瑞良

2019年3月10日0時(shí)28分，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，我國(guó)用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭將一顆廣電專(zhuān)用傳輸衛(wèi)星“中星6C”成功地送入預(yù)定軌道，發(fā)射取得了圓滿成功。這是長(zhǎng)征系列火箭的第300次成功發(fā)射，它標(biāo)志著我國(guó)的運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有，從串聯(lián)到捆綁，從一箭一星到一箭多星，從發(fā)射衛(wèi)星到發(fā)射載人飛船和月球探測(cè)器，從現(xiàn)役運(yùn)載火箭到新一代運(yùn)載火箭等一系列重大跨越，為我國(guó)的栽人航天、月球探測(cè)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)等一系列重大工程任務(wù)的成功實(shí)施打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，成為我國(guó)由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的重要里程碑。中國(guó)是火箭的發(fā)源地

早在公元969年，宋朝的岳義方就制成了世界上第一支以火藥為動(dòng)力的火箭。這種火箭由箭和藥筒兩部分組成，點(diǎn)燃后，火藥產(chǎn)生的氣體向后噴出，把箭推向前進(jìn)。后來(lái)宋朝在滅南唐的戰(zhàn)爭(zhēng)中就使用了這種火箭，使南唐軍隊(duì)不戰(zhàn)自潰。

到了明朝，火箭技術(shù)又有了新的發(fā)展，出現(xiàn)了一種名叫“一窩蜂”的可多支齊發(fā)的火箭。明朝茅元儀編輯的《武備志》就介紹了這種火箭：“木桶內(nèi)貯神機(jī)箭三十二支，名‘一窩蜂……在西北多用車(chē)戰(zhàn)，每車(chē)可架十?dāng)?shù)桶，去敵二百步外，總線一燃，眾矢齊發(fā)，勢(shì)若雷霆之擊，莫敢擋其鋒者?！?/p>

歷史事實(shí)證明，火箭的發(fā)明和使用，我國(guó)都早于其他國(guó)家，我們祖先的高度智慧和創(chuàng)造精神，對(duì)世界的科學(xué)發(fā)展起到了推動(dòng)作用。正如英國(guó)人李約瑟在其所著《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》中指出：“從公元1-18世紀(jì)，中國(guó)傳入歐洲和其他地區(qū)的重要發(fā)明至少有26項(xiàng)，其中就包括弩、火藥以及和它有關(guān)的技術(shù)?！彼J(rèn)為火藥及其使用的技術(shù)，西方比中國(guó)落后了5-6個(gè)世紀(jì)。

航天事業(yè)呼喚著現(xiàn)代火箭

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)的活動(dòng)范圍正在從陸地、海洋、天空向地球外層空間拓展。自1957年10月第一顆人造衛(wèi)星上天以來(lái)，地球的外層空間再也不是可望不可及的禁區(qū)了。特別是美國(guó)宇航員阿姆斯特朗于1969年7月20日登上月球之后，那里已成為人類(lèi)活動(dòng)的新舞臺(tái)。

然而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)卻非常不易，原因是地球的引力很大，任何物體如果達(dá)不到足夠的速度，就不可能擺脫地球的引力，到宇宙空間去飛行。

達(dá)到每秒7.9千米的第一宇宙速度，是克服地球引力、從事航天活動(dòng)的起碼條件。要在幾乎真空的空間得到如此高的速度，必須依靠現(xiàn)代火箭（能升入太空的航天飛機(jī)，用的也是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)）?，F(xiàn)代火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)不同，它自帶全部燃料和氧化劑，不僅能在真空中獨(dú)立工作（即不依賴(lài)空氣），而且還具有巨大的推動(dòng)力。

但是，就目前的科學(xué)技術(shù)來(lái)說(shuō)，即使采用最好的推進(jìn)劑和最優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，單級(jí)火箭仍然達(dá)不到第一宇宙速度，必須采用多級(jí)火箭。多級(jí)火箭是單級(jí)火箭的組合。當(dāng)?shù)谝患?jí)火箭的燃料燒完后，它的結(jié)構(gòu)就被甩掉，同時(shí)點(diǎn)燃第二級(jí)火箭……以此類(lèi)推，每一級(jí)火箭都不斷提高速度和高度，使得多級(jí)火箭達(dá)到或超過(guò)第一宇宙速度。我國(guó)研制的長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭，就是這種多級(jí)火箭中最先進(jìn)的一種。

功勛卓著的“長(zhǎng)征”家族

新中國(guó)成立后，黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人高瞻遠(yuǎn)矚，決心盡快開(kāi)展這項(xiàng)尖端科學(xué)技術(shù)的研究，于1956年組建了相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)，并建立了各種科研和發(fā)射基地。經(jīng)過(guò)我國(guó)科學(xué)家60多年來(lái)嘔心瀝血的頑強(qiáng)拼搏，我國(guó)的火箭研制和發(fā)射技術(shù)取得了許多舉世矚目的成就：從1970年酋飛成功，將一顆“東方紅”衛(wèi)星送入太空至今，長(zhǎng)征系列火箭先后有17型基礎(chǔ)級(jí)火箭和5型上面級(jí)火箭投入使用，成功地將506個(gè)航天器送入預(yù)定軌道，從而證明我國(guó)現(xiàn)已具備發(fā)射低中高不同軌道、不同類(lèi)型載荷能力，運(yùn)載能力和入軌精度均已達(dá)到世界先進(jìn)水平，長(zhǎng)征系列火箭已成為中國(guó)第一、世界知名、在國(guó)際高科技產(chǎn)業(yè)中具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的著名品牌。

回顧我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭的發(fā)展，大致經(jīng)歷了五個(gè)階段：第一階段為技術(shù)起步階段，主要型號(hào)有CZ（長(zhǎng)征）、CZ-1;第二階段是按照運(yùn)載火箭技術(shù)自身發(fā)展規(guī)律研制火箭，型號(hào)包括CZ-3、CZ-3A系列、CZ-4系列等;第三階段是為滿足商業(yè)發(fā)射服務(wù)而研制火箭，典型代表是CZ-2E;第四階段是為載人航天需要而研制火箭，型號(hào)包括CZ-2F等;第五階段是為適應(yīng)環(huán)保及快速反應(yīng)需要研制火箭，型號(hào)包括CZ-5系列、CZ-6系列、CZ-7系列、CZ-8系列、CZ-11系列等。

如果按照火箭的性能、特點(diǎn)來(lái)分，長(zhǎng)征系列火箭的研制可分為以下四代：

第一代：包括CZ-1和CZ-2。它們具有明顯的戰(zhàn)略武器型號(hào)特點(diǎn)，解決了我國(guó)運(yùn)載火箭從無(wú)到有的問(wèn)題;但其采用模擬控制系統(tǒng)，運(yùn)載能力總體偏低，使用維護(hù)性差，靶場(chǎng)測(cè)試發(fā)射周期較長(zhǎng)。

第二代：包括CZ-2C系列、CZ-2D、CZ-2E、CZ-3。在上一代的基礎(chǔ)上，這些火箭已進(jìn)行了不少改進(jìn)。

第三代：包括CZ-2F、CZ-3A系列、CZ-4系列。在第二代的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了改進(jìn)，采用了系統(tǒng)級(jí)冗余的數(shù)字控制系統(tǒng);增加了三子級(jí)，任務(wù)適應(yīng)能力大大提高;為滿足載人航天任務(wù)需求，增加了故障檢測(cè)和逃逸系統(tǒng)，可靠性大大提高。

第四代：包括CZ-5系列、CZ-6系列、CZ-7系列、CZ-8系列、CZ-9、CZ-11系列等。采用了無(wú)毒無(wú)污染的推進(jìn)劑，為環(huán)境友好型火箭;采用了全箭統(tǒng)一總線技術(shù)和先進(jìn)的電器設(shè)備，運(yùn)載能力得到大幅度提升。

這次發(fā)射使用的“長(zhǎng)征三號(hào)乙”（CZ-3B），是由中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制的一種大型三級(jí)液體捆綁式火箭，它主要用于發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星，亦可進(jìn)行一箭多星發(fā)射或其他軌道衛(wèi)星的發(fā)射。全箭由箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、外測(cè)安全系統(tǒng)、滑行段推進(jìn)劑管理系統(tǒng)、分離系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)等組成?；鸺黹L(zhǎng)57.126米，箭體直徑3.35米，起飛質(zhì)量458.97噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力5.5噸。“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭曾先后將菲律賓馬部海衛(wèi)星、“亞太二號(hào)R”衛(wèi)星、“中星一號(hào)A”衛(wèi)星、“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)衛(wèi)星和北斗導(dǎo)航衛(wèi)星等成功送入太空，現(xiàn)已成為我國(guó)用于商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的主力火箭。發(fā)展進(jìn)步就靠創(chuàng)新這個(gè)“第一動(dòng)力”

長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的“三個(gè)100次發(fā)射”，分別用時(shí)37年、7.5年和4.25年，對(duì)應(yīng)年均發(fā)射2.7次、13.3次和23.5次。每個(gè)100次發(fā)射時(shí)間的縮短，體現(xiàn)了火箭技術(shù)的進(jìn)步、管理的完善和質(zhì)量的提升，反映了中國(guó)航天的發(fā)展進(jìn)步和綜合國(guó)力的快速提升。而這一切的實(shí)現(xiàn)，正如中國(guó)航天科技集團(tuán)高級(jí)顧問(wèn)龍樂(lè)豪院士所說(shuō)，靠的是牢牢把握住了創(chuàng)新這個(gè)“第一動(dòng)力”。

先來(lái)說(shuō)說(shuō)火箭采用的燃料。早在“長(zhǎng)征二號(hào)E”火箭的研發(fā)中，我國(guó)就率先采用了以低溫高能的液氫一液氧為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。它的技術(shù)效能非常好，因?yàn)樗梢允箽怏w的噴射速度達(dá)到每秒4500米，而通常所用燃料的噴射速度為每秒3 000米。掌握這項(xiàng)技術(shù)的難度很大，必須使燃料室的溫度保持在-252℃。如果燃料室的溫度升高，那么液態(tài)氫和氧就會(huì)化為氣體，而且爆發(fā)后產(chǎn)生的推力也不是很大。這種新技術(shù)目前只有極少數(shù)國(guó)家掌握，我國(guó)是繼美、法之后掌握這項(xiàng)技術(shù)的，表明我國(guó)在運(yùn)載火箭技術(shù)方面已經(jīng)跨入世界先進(jìn)行列，我國(guó)的長(zhǎng)征系列火箭，完全可以與發(fā)達(dá)國(guó)家的同類(lèi)火箭媲美。

再以“長(zhǎng)征五號(hào)”火箭為例，在此之前我國(guó)運(yùn)載火箭的直徑是3.35米，而“長(zhǎng)征五號(hào)”火箭的直徑為5米。雖然只多了1.65米，但設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)的難度很大，研制人員為此付出了極大的心血，最后在國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的支撐協(xié)助下，成功地生產(chǎn)出高精度、全自動(dòng)的大型焊接設(shè)備，制造出我國(guó)運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)最大尺寸的貯箱。在此過(guò)程中，采用我國(guó)火箭史上首創(chuàng)的新型工藝，大大提高了貯箱的可制造性;采用液氮進(jìn)行低溫貯箱的地面內(nèi)壓試驗(yàn)，大幅減輕了結(jié)構(gòu)重量;突破前捆綁傳力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，使我國(guó)掌握了有效提高捆綁火箭運(yùn)載能力的手段……據(jù)介紹，“長(zhǎng)征五號(hào)”總共突破了12項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)和247項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，代表著我國(guó)科技創(chuàng)新與工業(yè)制造的高水平，不僅使整個(gè)火箭技術(shù)能力達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，而且?guī)?dòng)了國(guó)內(nèi)工業(yè)制造能力的提升。

再以我國(guó)新一代運(yùn)載火箭家族的拓路者“長(zhǎng)征六號(hào)”火箭為例，2015年它以“一箭二十星”創(chuàng)造了中國(guó)航天一箭多星發(fā)射的新紀(jì)錄?！伴L(zhǎng)征六號(hào)”瞄準(zhǔn)國(guó)際運(yùn)載火箭先進(jìn)技術(shù)水平，渾身上下幾乎都是新的，很多技術(shù)在世界上沒(méi)有成功應(yīng)用的先例，自主創(chuàng)新成果達(dá)十幾項(xiàng)。

中國(guó)火箭更加自信地走向世界

早在1985年10月，中國(guó)就向世界宣布，長(zhǎng)征系列火箭將承攬國(guó)際商業(yè)發(fā)射服務(wù)。1990年4月7日， “長(zhǎng)征三號(hào)”成功地將美國(guó)休斯敦公司的一顆通信衛(wèi)星發(fā)射升空。以此為起點(diǎn)，我國(guó)航天事業(yè)開(kāi)始進(jìn)入國(guó)際商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)。截至目前，中國(guó)航天科技集團(tuán)已完成了48次國(guó)際商業(yè)發(fā)射，共發(fā)射了56顆國(guó)際商業(yè)衛(wèi)星，并向國(guó)際客戶提供了17次搭乘發(fā)射服務(wù)，發(fā)射了20多顆國(guó)外小衛(wèi)星。

但是，從世界范圍來(lái)看，我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭發(fā)射的次數(shù)位居第三，發(fā)射成功率屬世界一流而非第一，這就需要我們進(jìn)一步加強(qiáng)自主創(chuàng)新，不斷攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)的建設(shè)。

2019年，中國(guó)航天科技集團(tuán)全年將實(shí)施30余次宇航發(fā)射，在這些發(fā)射中，多個(gè)“重頭戲”值得關(guān)注.比如“長(zhǎng)征五號(hào)”復(fù)飛、“嫦娥五號(hào)”首次月球采樣返回、“長(zhǎng)征十一號(hào)”首次海上發(fā)射等。

未來(lái)幾年，我國(guó)將為“長(zhǎng)征五號(hào)”火箭配備9.5米級(jí)的大型火箭箱體，從而將帶動(dòng)國(guó)內(nèi)一系列新材料、新工藝、新器件、新裝備的發(fā)展。與此同時(shí)，新一代運(yùn)載火箭還將采用綠色環(huán)保型無(wú)毒無(wú)污染的推進(jìn)劑，以促進(jìn)中國(guó)火箭動(dòng)力系統(tǒng)向綠色環(huán)保的轉(zhuǎn)型。隨著“長(zhǎng)征六號(hào)”“長(zhǎng)征七號(hào)甲”“長(zhǎng)征八號(hào)”“長(zhǎng)征九號(hào)”和“長(zhǎng)征十一號(hào)”等新一代火箭的相繼登場(chǎng)，綠色環(huán)保推進(jìn)劑將成為中國(guó)火箭的主流能源。

根據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)的規(guī)劃，預(yù)計(jì)在2025年前后，將研發(fā)出可重復(fù)使用的亞軌道運(yùn)載器，亞軌道太空旅游將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí);到2030年前后，重型運(yùn)載火箭將實(shí)現(xiàn)首飛，為載人登月提供強(qiáng)大支持，并為火星采樣返回提供充足的運(yùn)載能力;2040年前后，航天運(yùn)輸工具將能夠有效支持大規(guī)模的空間資源勘探和開(kāi)發(fā)，小行星采礦和空間太陽(yáng)能電站有望實(shí)現(xiàn);到2045年，宇宙天梯、地球車(chē)站、空間驛站建設(shè)等夢(mèng)想將有望成為現(xiàn)實(shí)。（責(zé)任編輯：白玉磊 責(zé)任校對(duì)：司明婧）