我国长征七号A遥二运载火箭成功发射,并将试验九号卫星成功送入预定轨道

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据央视新闻消息,2021年3月12日1点51分左右,我国长征七号A遥二运载火箭在海南文昌发射中心发射升空,并将试验九号卫星成功送入预定轨道,标志着我国新一代中型运载火箭家族又添新成员。此次任务是长征系列运载火箭的第362次飞行。


我国长征七号A遥二运载火箭成功发射,并将试验九号卫星成功送入预定轨道

图注:长征七号A发射升空瞬间,尾焰中的马赫盘清晰可见(由摄影师张敬宜拍摄,已获授权)。


据悉,本次发射的试验九号卫星主要用于空间环境监测等新技术在轨验证试验。


长征七号A火箭高60多米,起飞质量达570多吨,基本上是在长征七号火箭的基础上增加了第三级而成。


火箭第一级、第二级和四枚助推器都是采用无毒污染的液氧/煤油作为推进剂,第三级则采用更加高效的液氧/液氢作为推进剂。液氧的沸点是零下183摄氏度,而液氢的沸点更是惊人的零下253摄氏度,因此,有人把这款火箭形容为“冰箭“。


长征七号A火箭主要用于地球同步转移轨道(GTO)和地球静止轨道(GEO)卫星,且运载能力不低于7吨,同时具备零倾角轨道、奔月轨道等高轨发射能力,填补了我国运载火箭地球同步转移轨道5.5吨至7吨运载能力的空白,在未来我国高轨发射中扮演重要角色。


2020年3月16日,长征七号A遥一运载火箭首次在文昌发射,火箭后续飞行出现异常,发射任务失利。


中流砥柱:长征七号系列运载火箭


开头我们提到,长征七号A火箭基本上是在长征七号火箭的基础上增加了第三级而成。那么,我们再来简单聊一聊长征七号运载火箭。


长征七号运载火箭已经分别于2016年6月和2017年4月进行了两次发射,分别成功把新一代载人飞船全尺寸模型和天舟一号货运飞船送入预定轨道。


我国长征七号A遥二运载火箭成功发射,并将试验九号卫星成功送入预定轨道

图注:2017年3月2日,长征七号遥二火箭从天津港启程。


预计,在未来长征七号将承担我国70%的发射任务,在空间站的建设和为空间站运输货物方面起关键作用,甚至最终取代目前发射载人飞船的长征二号F火箭。


冰火两重天,采用低温无毒推进剂的“冰箭”


大家是否有注意到,在我国用长征三号乙火箭发射嫦娥三号和嫦娥四号探测器的时候,在画面上能够看到棕红色的烟雾升起来?这是因为长征三号乙运载火箭采用的是四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂,其中四氧化二氮为氧化剂,偏二甲肼为还原剂。棕红色烟雾是由于四氧化二氮泄露出来后,变成二氧化氮的结果。


图注:长征三号乙发射嫦娥四号运载火箭起飞瞬间。


采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂的优点是能够在常温储存,对技术要求低;缺点是有一定的毒性,费用高,且火箭的“比冲”相对较低。所谓的比冲,可以定性理解为,消耗单位质量的推进剂能够给火箭带来多少新增动量,这其实与火箭的喷气速度成正比。


长征七号A则采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂。开头我们也提到,火箭第一级、第二级和四枚助推器都是采用无毒污染的液氧/煤油作为推进剂,第三级则采用更加高效的液氧/液氢作为推进剂。


我们知道,液氧的沸点是零下183摄氏度,而液氢的沸点更是惊人的零下253摄氏度,仅高于绝对零度20度(绝对温度为零下273摄氏度),是名副其实的“冰箭”。


处于低温状态的液氢和液氧像是难以驯服的怪兽,大型低温火箭的研发难度是非常高的。当然,氢氧火箭的优点也是非常明显的,那就是比冲非常高,能够用更少的火箭燃料把更多的载荷送入太空,无论燃料本身,还是燃烧生成的水蒸气,都是完全绿色无污染的。


海南文昌发射中心的地理优势是什么?


我们知道,发射嫦娥五号和天问一号的长征五号运载火箭也是在文昌发射中心发射,为什么选择这里作为新一代火箭的发射基地呢?


海南文昌发射中心位于海南省文昌市龙楼镇境内,是我国首个滨海发射中心,也是世界上为数不多的低纬度发射场之一。该发射中心可以发射长征五号系列火箭和长征七号运载火箭,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。


文昌航天发射中心作为低纬度滨海发射场,能够借助接近赤道的较大线速度,使火箭燃料消耗减少,据悉,同型号火箭运载能力可提升10%。除此之外,该发射中心还有利于通过海运解决大型火箭的运输难题并提高残骸坠落的安全性。


长征七号改火箭:填补中国高轨运载能力空白


3月12日1时51分,长征七号改遥二运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,将试验九号卫星送入预定轨道,发射取得圆满成功。


长征七号改火箭的成功发射,拉开了中国新一代运载火箭2021年发射的大幕,标志着中国新一代中型运载火箭家族又添新成员。


我国长征七号A遥二运载火箭成功发射,并将试验九号卫星成功送入预定轨道

长征七号改遥二火箭成功发射试验九号卫星。屠海超摄


高轨发射能力再提升


长征七号改火箭由中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院抓总研制。该型火箭是在长征七号火箭的基础上,与长三甲系列火箭三子级组合形成的三级半火箭,是新一代中型运载火箭的主力构型。


长征七号改火箭全箭长60.1米,芯一级、芯二级直径3.35米,芯三级直径3米,助推器直径2.25米,起飞重量约573吨,地球同步转移轨道运载能力不低于7吨,同时具备零倾角轨道、奔月轨道等高轨发射能力。


我国长征七号A遥二运载火箭成功发射,并将试验九号卫星成功送入预定轨道

长征七号改遥二火箭成功发射试验九号卫星。屠海超摄


该型火箭的成功研制,填补了中国运载火箭地球同步转移轨道5.5吨至7吨运载能力的空白。


未来,在36000公里的地球同步轨道上,具备7吨运载能力的长征七号改火箭将和具备5.5吨运载能力的长三甲系列火箭、具备14吨运载能力的长五火箭一起,形成更加优化、合理的能力布局,这将大力提升中国航天进出空间的能力,对推进高轨道卫星组网建设具有重大意义。


火箭技术再升级


长征七号改火箭是按照通用化、组合化、模块化的思路进行研制,在长征七号运载火箭的基础上,与长三甲系列火箭三子级组合形成的三级构型火箭,具有很好的基础技术。但是火箭的研制工作并非“搭积木”,成熟模块组装在一起的火箭,也依然面临着很多技术挑战。


为此,研制团队进行了一系列创新和适应性改进,首次创新性提出助推不分离分案,降低了分离系统的复杂度,减少分离装置和伺服机构的数量,提升火箭可靠性和经济性,该项技术的应用在国际上尚属首次。


我国长征七号A遥二运载火箭成功发射,并将试验九号卫星成功送入预定轨道

长征七号改遥二火箭成功发射试验九号卫星。屠海超摄


与传统火箭发动机控制不同,长征七号改火箭芯一级发动机不摆动,而是依靠4个助推器上的发动机切向摆动来实现姿态控制。为适应卫星发射,整流罩柱段缩短2.5米。为适应火箭高度,活动发射平台脐带塔增高约7.5米,摆杆增加到7根....。.作为一型新研制的火箭,长征七号改火箭可谓创新点满满。


“长征七号改火箭在充分继承长征七号、长三甲系列火箭成熟模块的基础上,创新提出多项关键技术,为提升中国新一代火箭的技术水平作出了很多有益的探索和尝试。”长征七号改火箭总设计师范瑞祥说。


火箭升级换代新征程


长征七号改火箭总指挥孟刚表示:“长征七号改火箭的成功发射,进一步丰富了长征系列运载火箭的型谱,不仅实现了中国中型运载火箭的更新换代,而且将有力带动和牵引中国未来大中型卫星的升级换代。”


按照中国运载火箭升级换代策略,新一代运载火箭将在2025年前后初步实现对现役火箭的更新换代。根据目前任务安排,长征七号改火箭2025年前任务安排饱满,每年将执行3至5次发射任务。


后续,长征七号改火箭还将根据任务需求研制更大直径的整流罩构型。中国将以长征七号改火箭为基础,通过增加上面级等方案,实现零度轨道倾角卫星发射任务,执行探月、探火和小行星探测等深空探测任务,为航天强国建设提供坚实保障。

来源:腾讯科技/乔辉,中国新闻网

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