长征系列火箭有多少次飞行(34长征)

出品:科普中国

制作:一颗青椒

监制:中国科学院计算机网络信息中心

大家在新闻中常常可以看到这样的消息:"我国在某卫星发射中心用某型运载火箭,成功发射了……",这里的"某型运载火箭"绝大部分是我国的"长征"系列运载火箭,例如昨天在文昌航天发射场成功发射我国新型载人飞船的"长征五号B遥一"运载火箭。

长征系列火箭有多少次飞行(34长征)(1)

图片来源:江程杰

不知你是否想过,为何我国的火箭以"长征"为名?这些火箭又是如何命名的?

"长征"与长征

"长征"——提起这两个字,很多人的脑海里肯定会想到这两件事情:一件是八十多年前红军那二万五千里的漫漫征途,再一件就是五十年来不断将我国的卫星和航天员送入太空的"长征"系列运载火箭。

在我国运载火箭设计之初,第一批航天人受毛主席《七律·长征》中表达出的红军为实现革命目标不畏艰辛、顽强奋斗的精神启发,提出了将我国运载火箭命名为"长征"的构想,并获得了上级的批准。自那时起,我国的运载火箭就被称作"长征"火箭了。

火箭型号中的数字、字母和关键字,都是什么意思?

从1970年到2020年,经历了半个世纪的探索与发展,我国"长征"系列运载火箭开枝散叶,发展出十几种不同型号。为了方便区分,我国将不同型号的基础型火箭命名为"长征x号",英文简称就是"长征"的拼音字头"CZ"。

而由这些基础型火箭改进构型而来的子型号则命名为"长征x号甲/乙/丙"等等,英文简称就是"CZ-x A/B/C"。

此外由于火箭在服役过程中得到一定改进但改进幅度比较小此时便直接在该型号火箭后面加一个"改"字,以表示其与之前型号的不同。

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△火箭吊装 图片来源:http://www.spacechina.com/n25/n2014789/n2014804/c2841871/content.html

举个例子,长征三号系列火箭中有长征三号(CZ-3)、长征三号甲(CZ-3A)、长征三号乙(CZ-3B)和长征三号丙(CZ-3C)四个型号,后面三个型号都是在CZ-3的基础上通过改进三级和捆绑不同数量的助推器实现的,所以都归入了长征三号系列中。

而CZ-3B和CZ-3C这两个型号又进行过很多小改进,如加长助推器和一级、更新导航组件等;这一系列"小步快跑"式的改进,则是直接在此型号后面加"改"字表示,如"长征三号乙改一/改二"(CZ-3B G1/G2)等。

有时候在新闻中会看到"长征x号"名字的后面会出现"遥xx"这样的称呼,这里的"遥"实际上是"遥测箭"的简称。在火箭发射过程中,为了实时追踪飞行状态,需要在火箭上装设遥测设备,装有这些设备的火箭被称为"遥测箭"。"遥"字后面的数字可以理解为是本型火箭生产编号,例如"长征五号遥一(CZ-5 Y1)"就是第一枚长征五号火箭,"CZ-5 Y3"就是第三枚等等。

火箭型号的数字越大,火箭越先进/大/新吗?

我国早期的运载火箭发展主要是由卫星的发射需求决定的。

上世纪60年代,为了将我国第一颗人造卫星送入太空,在中远程弹道导弹的基础上研发了CZ-1火箭;随着近地轨道卫星变得更大更重,中远程导弹的底子就有些力不从心了,于是在洲际导弹基础上研发的CZ-2火箭应运而生。

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图片来源:http://www.xinhuanet.com/video/2019-09/19/c_1210285806.htm

到了70年代中期,我国同步轨道通讯卫星计划启动,火箭的飞行目标从近地轨道提升至同步轨道。在CZ-2基础上加装三级的CZ-3和CZ-4应运而生,其中CZ-3采用了当时技术较为先进的液氢液氧燃料三级,同时,由于担心CZ-3的三级研制难度过大而拖慢进度,CZ-4则选取了难度相对较低的常温燃料三级,两种型号同步发展。

后来CZ-3和CZ-4的进度都颇为顺利,由于氢氧燃料第三级更适合发射同步轨道卫星,CZ-3逐渐发展成了我国发射同步轨道卫星的主力火箭。为了不浪费CZ-4的现有成果,同时为了发射太阳同步轨道气象卫星风云一号,CZ-4进一步改进成为发射气象卫星的CZ-4A型火箭。

上世纪九十年代,随着CZ-3B等一系列火箭的投入使用,中国完善了火箭体系,但同时也暴露出一些问题,包括燃料成本高昂且剧毒、直径偏小、型号偏多和型谱重叠等。为了解决这些问题,新一代长征五号运载火箭应运而生。2006年立项之初,长征五号计划以5m直径氢氧燃料芯级作为核心,通过灵活组合3.35m和2.25m两种直径的液氧煤油燃料助推器,来满足不同运力和不同轨道的发射需求。

例如,使用5m直径一级捆绑4个2.25m助推器的一级半构型,LEO运力为10吨;换成4个3.35m直径的大助推器,LEO运力就能达到25吨。

在这些一级半构型上添加氢氧二级,形成二级半构型,长征五号就能实现同步轨道发射任务,GTO运力分别为6吨与14吨。

而这些助推器模块独立出来,也能形成新型小、中型火箭的衍生型号,它们能够承担其他运力范围的发射任务。

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△长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空 图片来源:http://m.xinhuanet.com/2019-12/27/c_1125397319.htm

此后,长征五号的方案经历过一些更改,到了2009年与2010年,原本作为长征五号系列中衍生型号的小、中型火箭,分别独立形成了长征六号与长征七号两个新系列,长征五号系列最初的6个方案中只保留了GTO与LEO运力最大的两个,就是现在的长征五号和长征五号乙型火箭。

长征五、六、七号将作为我国未来航天发射的主力军,"老长征"系列或许会逐渐完成它们的历史使命。

除了前述的液体燃料运载火箭之外,我国利用新型固体燃料弹道导弹技术改进的长征11号、快舟系列运载火箭以其快速响应、快速发射的优越特性,与同样可以快速发射的CZ-6在近年来的小卫星发射活动中占据了一席之地,可谓"固液两开花"。

如此来看,我国运载火箭并不是数字越大,火箭越大、越先进,而是根据型号立项时间的早晚和实际需求的变化综合决定的

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我国运载火箭发展历程 图片来源:火箭照片来自百度百科、中国运载火箭技术研究院,作者有加工。

从长征一号到长征十一号,中国航天事业历经了50年的艰难长征,取得了一系列辉煌的成就。"实践"、"风云"、"神舟"、"北斗"、"嫦娥"、"天宫"、"天舟"、"悟空"、"墨子"……这些熟悉的名字经由"长征"系列运载火箭的托举,进入了广阔的太空之中。可以说,一代代"长征"火箭,是一代代中国人艰苦奋斗、自力更生的回忆。

未来,我们将建设自己的空间站,取回来自月球的第一抔土,我们将向火星投送着陆器,我们还将飞出小行星带,甚至还将要前往更加浩渺的星际空间中。我们还可能将在未来载人登月,新时代的"嫦娥"将踏足广寒。

而始终不变的,是"长征"火箭的呼号,是我们长征太空的梦想!

"待来日,去星辰大海,九天翱翔!"

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