长征七号火箭首飞解析：比前六代火箭有质的飞跃

出品：科普中国

制作：长征⑨号团队 姚智恺

监制：中国科学院计算机网络信息中心

随着我国航天事业的不断发展，空间站的建设与大质量卫星的发射需求开始出现，而老一代运载火箭已无法满足需求。为了运载这些大质量的舱段以及卫星，研制新型的大运力火箭是十分必要的。况且，老一代长征系列火箭大量使用剧毒的肼-四氧化二氮燃料，从保护自然环境以及工作环境的角度来看，研制新型的环保运载火箭也是十分必要的。

【1】可以看到滚滚的四氧化二氮的红烟，不仅剧毒，而且是臭氧层破坏物

为了满足新运载火箭的动力需求，新型的火箭发动机是必不可少的。

于是，在2001年，120吨推力的YF-100液氧/煤油发动机与70吨推力的YF-77液氧/液氢发动机便获得了立项。以这两款发动机作主要动力来源的长征五号，也在2006年走入了公众的视线。

两年以后，为了满足小卫星的发射需求，长征六号也在2008年上马，它的芯一级使用单台YF-100发动机，二级使用单台18吨推力的YF-115液氧/煤油发动机。

【2】装备了YF-100发动机的长征六号从起飞效果看就很不一样了

长征五号最大的LEO(低地球轨道运载能力)有25吨，最小的LEO也有10吨，而长征六号的SSO(太阳同步轨道运载能力)为0.5吨，LEO大约为1吨。

为了填补长征五号和长征六号中间的空白，也为了给未来的货运飞船提供运载工具，2010年，长征七号便被提出。实际上，长征七号几乎就是长征二号的翻版――3.35米直径芯级配合2.25米直径助推级，继承了长征二号的构型，但同时又结合了新式火箭发动机，实在是创新之举。

【3】两枚火箭的发射合练，长征七号显然要瘦的多。

长征七号芯一级采用双联YF-100液氧煤油发动机，四个助推级采取单发YF-100液氧煤油发动机，第二级采取四台YF-115发动机。而去年长征六号的成功试射，已经宣告了这两款发动机是非常成功的产品。所以这次长征七号的成功发射，可以说，是得到了充分保证的。

【4】长征七号的组装车间，我们可以轻易辨认出每一段箭体的对应位置。

长征七号主要干吗？运飞船！

长征七号在未来一段时间的主要用途，是运载“天舟”系列货运飞船，给在空间站的宇航员送给养。同时，去年的“远征一号”上面级的成功运作，今年的“远征二号”上面级以及未来可能的新的低温上面级的面世，则还可以给长征七号赋予更多的功能――它将帮助卫星走向地球同步轨道(GTO)，从而让长征七号有足够的能力替代现有的一些运载火箭。

【5.1】“天舟”货运飞船的效果图以及其实际的货舱段

【5.2】“天舟”货运飞船的实际货舱段

除了文昌鸡，文昌还有卫星发射中心

而这次长征七号的成功发射，也宣布着文昌卫星发射中心的正式启用。

为什么新的发射中心要设在文昌呢？当然是因为文昌有很多优点：

1.众所周知，纬度越低，地球自转的线速度越快，而这就可以让火箭携带更多的载荷。而文昌卫星发射中心的纬度只有19°，也算是非常有利的位置了。

【6.1】文昌卫星发射中心的位置

2.由于长征五号的芯一级直径达到了5米，这意味着它无法经由陆路运输――因为过不了隧道；空路也不行――飞机没办法运输这么大直径的东西。于是，海运成为了唯一可行的办法。而从天津出厂的火箭箭体可以很方便的通过水路抵达文昌。

【6.2】长征七号在天津港打包装箱，目的地：文昌

3.火箭的发射方向也基本都是向东以及向南的。这意味着助推级与一级火箭燃烧完毕的残骸，将落在东面与南面。而文昌的东面与南面都靠海，这就意味着火箭的残骸将直接落在海面，从根本上规避了残骸砸到人的风险。

【6.3】文昌卫星发射中心

国外的很多航天中心也参考了这些要素。美国的肯尼迪航天中心，东面就是大西洋，纬度约28°；欧空局的库鲁航天中心，也在海边，而且其纬度更是只有4°，接近于赤道，真是让人嫉妒啊……

【7.1】位于卡拉维纳尔角的肯尼迪航天中心，右边就是大西洋

【7.2】欧空局的库鲁航天中心，上面的加勒比海清晰可见

在去年长征七号合练照片发布的时候，很多人都注意到了发射架的转变――以往庞大的发射塔，被简练的发射架代替了。在去年的长征六号的发射，也采取了这样的技术，甚至做的更进一步――直接用发射车转运。

【8】转运车的轮子呢Σ( ° △ °|||)�原来是太小了啊�(���)�

在以往的发射准备过程中，我们的火箭从组装中心到发射塔，需要垂直转运一段路，几乎没有任何的支撑。由于火箭很高，因此其重心也很高，在风太大的时候，转运工作就相当的危险了。这对于火箭的发射准备也是比较不利的。

【9】这么大个转运，没有任何辅助……慌了吗？

以往的发射塔兼职了火箭组装间，所以做成这么大。但随着火箭发射频率的增加，发射准备时间也逐渐缩短，垂直转运就能满足这一要求。而随着技术的进步，现在的发射塔已经只有固定与燃料加注的职能，这样就能做的很轻，让连箭带架的转运成为了可能，从而减少了对转运环境条件的要求。当然由于发射塔实在是不能轻易废弃，而且组装厂房到发射塔的转运轨道是固定的，于是另外三个发射中心的火箭就享受不到这种待遇了。

【10】你可以想到整个脐带塔从组装间里头出来的样子了吗？

打一枚火箭也是一件比较烧钱的事情，不借这个机会带一点载荷简直对不起它。去年长六的发射，一下子携带了20颗卫星，全部入轨并且测控成功。而长征七号也不例外，它带了一个重量级乘客――新型载人飞船的小尺寸模型。

【11】新式载人飞船的设计图，看到有什么不同了吗？

我国现在使用的神舟载人飞船，已经让大家所熟知了。它借鉴了前苏联“联盟号”飞船轨道舱、返回舱以及推进舱的结构，于是也设计了三个舱室。

【12】这是兄弟般的飞船

而新的载人飞船，去掉了轨道舱，仅由指令舱与推进舱构成，与美国的一些飞船更为接近。

【13】新的载人飞船更接近美国的飞船，一股西方的气息……

那么为什么要去掉轨道舱呢？

从飞船的发展来看，轨道舱是一个多功能舱，实质上是没有空间站的情况下的权宜之计。航天员在轨道舱内，可以进行活动，也同样能进行一些实验。而且中国的神舟系列轨道舱还能在轨运营一段时间，提供更丰富的数据。特别的，在神舟七号上，轨道舱还被魔改成了气闸舱，成为了航天器/太空环境的过渡舱室。

但随着空间站计划的提出，“天宫”系列轨道飞行器的成功运作，航天员已经能够有更加宽裕的工作与活动环境，轨道舱已经逐渐失去了它的意义。而当我们去掉了轨道舱后，返回舱与推进舱能做的更大，从而可以携带更多的乘员以及更多的燃料。为今后更进一步的载人航天工作(甚至是载人登月)打下坚实的基础。

写在文章外的话：两款不同尺寸的推进舱，看来真的是要为载人登月做准备了。

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