为什么长征七号运载火箭备受瞩目?

作者:谢顿来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-06-20

中国新一代运载火箭长征七号于2016年6月首次发射,地点位于中国新建造的海南文昌发射场,这里被喻为中国的卡纳维拉尔角。

  著名的卡角是美国航天发射中心,也是航天飞机的发射基地,许多人会在航天发射前慕名而来,观赏火箭发射时壮观的场面。中国海南文昌发射场未来也将具备这样的功能,与酒泉、西昌和太原等内陆发射场有所不同的是,能够让航天发射与民众逐渐接近,弘扬爱国主义精神,培养热爱航天的情怀。6月下旬,长征七号运载火箭将在海南文昌发射场首次发射,在之后的9月底至10月初,长征五号也将在文昌发射场首飞,这两种重量级的运载火箭将集体亮相。

  于6月下旬发射的长征七号火箭立项自2011年,由此看出,在短短五年的时间内,中国又研制出一款运载火箭。长征七号的出现具有极强的针对性,用于发射我国的货运飞船,此次发射也是中国载人空间实验室第四次飞行任务的开端,以货运飞船的升空打响中国建造空间站的开幕战。同时,长征七号的发射也是文昌发射场第一次执行航天发射任务,显然,其意义非同凡响,这也是长征七号本次发射备受瞩目的原因。目前,长征七号运载火箭已经在文昌发射场,发射时间定为六月下旬,择机发射。

图1.-长征七号火箭的近地轨道运载能力为13.5吨,同步轨道为5.5吨,可发射中国的天舟货运飞船

长征七号火箭的近地轨道运载能力为13.5吨,同步轨道为5.5吨,可发射中国的“天舟”货运飞船

长征七号的基本性能特点

  作为中国货运飞船的主力运载工具,长征七号的块头肯定不小,从箭体构型可以看出,这不是重型运载火箭,属于中型运载火箭的范畴。长征七号的前身是长征二号F型运载火箭,中国运载火箭技术研究所在其基础上进行了升级,周围捆绑了四个助推器,直径仍然是标准的2.25米直径,芯级直径为3.35米,我们从这些数据中很明显看出长征系列运载火箭家族的基因。长征七号火箭的近地轨道运载能力为13.5吨,同步轨道为5.5吨,可发射中国的“天舟”货运飞船,并且全面取代长征二号、长征三号和长征四号系列,未来,大部分发射任务都可以用长征七号来执行,任务冗余弹性很强。

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欧洲运载火箭阿丽亚娜5型ECA

  13吨的运载能力匹配“天舟”货运飞船,后者是中国第一种天地往返的货运平台,上行运载能力为6.5吨,下行运载能力为6吨。货运飞船不仅需要“能上”,还要“能下”,因为空间站的货物一部分需要带回地面,有些需要在大气层中销毁,不可直接丢弃在轨道上。长征7号火箭与世界上同样用于货运发射的火箭相比,在运载能力上要低于日本的H-IIB运载火箭,后者具备16.5吨的运载能力,同样也低于欧洲的阿丽亚娜5型ECA运载火箭,后者运载能力为20吨。长征7号火箭与俄罗斯的天顶-3SL火箭的运载能力处于同一水平。

图2.-长征7号火箭与世界上同样用于货运发射的火箭相比,在运载能力上要低于日本的H-IIB运载火箭,后者具备16.5吨的运载能力,同样也低于欧洲的阿丽亚娜5型ECA运载火箭,后者运载能力为20吨

长征7号火箭与俄罗斯的天顶-3SL火箭的运载能力处于同一水平

  阿丽亚娜5型ECA运载火箭和日本H-IIB运载火箭都属于大型运载火箭,直奔20吨的载荷而去,而长征七号仍然定位在中型运载火箭。从取代的长征三号乙型运载火箭可以看出,长征七号以替代10吨级运载能力的火箭为主,强调其近地轨道运载能力,能够发射中国的货运飞船,同时兼顾其他卫星的发射。

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俄罗斯运载火箭天顶-3SL

长征七号在中国运载火箭中的角色

  2016年,与长征七号同时期发射的还有长征五号,这才是中国航天的大型运载火箭,也是芯级为5米直径的运载火箭。与长征七号的芯级直径3.35米对比可以看出,长征五号的芯级显然大了一圈。同时,周围的四个捆版式助推器直径也达到3.35米,也就是说,长征七号的芯级相当于长征五号的助推器,这说明长征五号的运载能力更加强大。根据设计要求,长征五号的近地轨道运载能力在20至25吨之间,与欧洲的阿丽亚娜运载火箭处于同一级别,都属于大推力运载火箭。与长征七号的13吨运载能力形成互补,可以发射各种用于载荷的轨道物件,为中国建设空间站服务。

图3.-今年于长征七号同时期发射的还有长征五号,这才是中国航天的大型运载火箭,也是芯级为5米直径的运载火箭

2016年,与长征七号同时期发射的还有长征五号,这才是中国航天的大型运载火箭,也是芯级为5米直径的运载火箭

  长征七号和五号都属于中国新一代运载火箭,七号可通过捆绑不同级数的助推器实现不同运载能力,芯一级不变,仍然采用两台YF-100发动机,推力1200KN,具有双摆能力。四个助推器为单台YF-100发动机,液氧煤油,发动机单摆。未来,中国航天市场近80%的发射业务会被长征七号所承载,覆盖近地轨道5.5吨、7.5吨和13.5吨的载荷范畴,SSO轨道2.9吨、4.4吨和5.5吨的载荷范畴,基本上能够发射任何一种常规航天器。

图4.-在中国新一代运载火箭中,还有一种称为长征六号,其运载能力要比长征七号小得多,太阳同步轨道运载能力为500公斤,为长征七号的补充,适合用于发射微型卫星

在中国新一代运载火箭中,还有一种称为长征六号,其运载能力要比长征七号小得多,适合用于发射微型卫星

  在中国新一代运载火箭中,还有一种被称为长征六号,其运载能力比长征七号小得多,太阳同步轨道运载能力为500公斤,为长征七号的补充,适合用于发射微型卫星。不然使用庞大的长征七号发射数公斤的微型卫星,在经济上不划算。如果长征六号周围进一步捆绑助推器,也可以使用1至2吨的运载能力,极大提升了其任务的灵活性。

我们还需要更大推力的运载火箭

  中国运载火箭经过数十年的发展已经形成了近地轨道10吨级运载能力的规模,目前,正在向20吨级以上的能力突破。欧洲、日本的主力运载火箭的近地轨道运载能力都在20吨左右,能够满足大型空间站构建的发射需求。中国空间站为三个舱段构型,由一个核心舱和两个实验舱构成,每个构建都在20吨,因此,发展运载能力为20吨的长征五号是建设空间站的必经之路,而13.5吨运载能力的长征七号则为后续运营空间站服务,把物资送往空间站。形成人员、货物定期轮转的轨道实验室。在完成空间站任务之后,中国还将发展更大推力的运载火箭,为载人登月做好准备。

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