运载火箭

中国将研制1500吨级超大型运载火箭 2009年06月04日 09:24中国广播网 研制中的“长征5号”运载火箭结构示意图，长征-5火箭高59.5米，起飞重量为643吨，起飞推力为833.8吨。但不到中国将用于登月的超大型火箭的一半。 据中国之声《央广新闻》8时15分报道，中国工程院院士、运载火箭系列总设计师、国家月球探测工程副总设计师龙乐豪近日示 “我国新一代运载火箭正处于型号研制阶段。新火箭的研制成功，将再次使我国跃居世界运载火箭先进水平的行列。”详细情况连线中国之声记者费磊—— 龙乐豪:至少到2015年我国新一代运载火箭能实现首飞 中国之声:我们已经有了成熟可靠的长征系列，依靠长征火箭成功发射了神舟飞船、嫦娥探测器。新一代运载火箭是不是也属长征系列？ 记者:龙乐豪院士介绍说，目前，该运载火箭已命名为CZ-5。20世纪90年代开始，各航天大国在不断改进现有火箭的同时大力研制新一代运载火箭。早在1986年，我国就提出了要设计、生产新一代运载火箭，但直到2006年中央专委才正式立项，2007年科工委正式批准启动生产。研制一个新火箭一般需6年左右，但我国2006年批准立项的新一代运载火箭"长征五号"由于起点较高，加上我国工业基础比较薄弱，建新型火箭需要配套建设一批基础设施，因此，他估计至少到2015年我国新一代运载火箭能实现首飞。 在役的长征火箭运载能力相对于国外的新型运载火箭有较大差距 中国之声:我国现在所应用的运载火箭可靠性强，已经非常成熟了，为什么还要研制新系列运载火箭？ 记者:我国航天运载技术的发展起步于上世纪50年代，先后成功研制了长征一号、长征二号、长征三号、长征四号等15个型号的运载火箭，龙院士表示，我国长征运载火箭仍属于"家族式"系列，每个运载型号的发展都源于特定的需求，型号技术状态差别较大，也还存在运载能力重叠的现象，还不是真正意义上的"系列化"运载火箭；尽管通过大量的可靠性增长工作不断提高飞行成功率，长征运载火箭的设计可靠性仍然偏低；在役的长征火箭运载能力相对于国外的新型运载火箭有较大的差距，对于大型和重型有效载荷的发射要求已难以通过进一步挖潜来满足，一定程度上抑制了有效载荷的进一步发展；同时，长征火箭在满足小卫星发射方面还存在空白。 长征-5号重型运载火箭和发射“神舟”飞船的长征-2F火箭模型。两者相比，长征-5号近地轨道的运载能力能从长征-2F的10吨提高到25吨，地球同步转移轨道的运载能力从5.5吨提高到14吨。 "新一代运载火箭"将大幅提升我国进入空间的能力 中国之声：新一代运载火箭与现在的火箭相比有哪些特点？ 记者：龙乐豪透露，我国正在研制的新一代运载火箭是遵循“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体思路，贯彻“通用化、组合化、系列化”的设计思想，通过模块化组合方式，可以形成包括5米直径大型运载火箭、3.35米直径中型运载火箭和小型运载火箭在内的火箭系列，其近地轨道运载能力最大达到25吨、地球同步转移轨道运载能力最大达到14吨。 记者：“新一代运载火箭”将大幅提升我国进入空间的能力，除了满足卫星发射的需求，还能满足未来月球探测工程发射较大规模的月球返回探测器、载人航天工程的20吨级空间站等大型有效载荷的需求，现在设计目标已经达到。“ 记者：龙乐豪透露，在利用CZ－5火箭的发动机和箭体直径等技术条件的基础上，发展起飞重量约1500吨级的超大型运载火箭，采用轨道交会对接的方式，是我国在2025年前后实现载人登月的基础的方案。根据登月规模的需求，后续也可考虑发展起飞重量3000吨级的重型运载火箭完成建立月球基地等大规模的载人登月任务，并进一步提高我国进入空间的能力。 “家族式”系列面临发展瓶颈 我国航天运载技术的发展起步于上世纪50年代，先后成功研制了长征一号、长征二号、长征三号、长征四号等15个型号的运载火箭，实现了从常温推进剂到低温推进剂、从串联到捆绑、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船的跨越式发展，组成了相对完备的运载火箭型谱，近地轨道(LEO)运载能力达到8500kg，太阳同步轨道(SSO)运载能力达到6100kg，地球同步转移轨道(GTO)运载能力达到5500kg，基本能够满足不同用户的需求。 中国长征-5号火箭在能力上与美国和俄罗斯的火箭技术还有不小的距离。图为美国60年代研制的“土星-5”号运载火箭，起飞质量3038吨，具备将118吨载荷送入近地轨道、47吨载荷送入月球轨道的能力。相比之下，中国发射神舟飞船的长征二号F型火箭起飞质量479.7吨，近地轨道运载能力7.6吨。为达成载人登月的目标，必须发展起飞总重达1500吨以上的巨型火箭。 装载着阿波罗11号的土星5号火箭于当地时间1969年7月16日9时32分在肯尼迪航天中心发射升空，全世界观看发射现场直播的观众人数达到了创记录的六亿人，这一纪录直到2008年才被北京奥运会的开幕式所打破（10亿人）。 目前有三枚剩余火箭分别在亚拉巴马州亨茨维尔的美国太空及火箭中心，佛罗里达州肯尼迪航天中心和得克萨斯州约翰逊航天中心陈列并对公众展出，土星5号火箭的全部技术资料均为NASA精心收藏。所谓的“登月骗局论”中的“剩余的土星5号火箭连同技术资料全部被销毁”是睁眼说瞎话的无稽之谈。 美国历史上最大的运载火箭“土星五号”，专门用于载人登月，此后再也没有其他火箭在吨位上超越它。下图为土星五号（左5——载人登月状态，左7——发射天空实验室状态）、苏联未研制成功的N-1火箭（左6），与航天飞机（右1）及其他运载火箭的对比图。 前苏联1960年代准备用于载人登月的N-1运载火箭吨位达到2700吨，但多次试验都遭到失败，最终未能实现载人登月。 目前欧洲最大的“阿丽亚娜5号”运载火箭起飞重量为770吨，与美苏的巨型登月火箭仍有较大差距。中国长征-5号重型运载火箭技术水准将与之相当。 前苏联用于运送“暴风雪”航天飞机的“能源”号运载火箭，起飞重量达2400吨，但目前和“暴风雪”号一起都已退出历史。 中国用于发射“神舟”系列飞船的“长征2号F”型运载火箭，起飞重量为460吨。 印度的GSLV运载火箭，起飞重量约400吨。 俄罗斯目前用于发射“联盟”飞船的“联盟号”运载火箭，起飞重量在310吨左右。 俄罗斯目前现役最大的运载火箭“质子号”，起飞重量达690吨左右。 1969年7月20日，阿姆斯特朗与奥尔德林成为了首次踏上月球的人类。阿波罗11号的成功实现了美国总统约翰·肯尼迪在1961年5月25日的演说中声称美国会在1970年以前“把一个宇航员送到月球上并把他安全带回来”的目标。阿波罗一直延续到1970年代早期。总共耗资约240亿美元（70年代美元币值，折合今天约2000亿美元）。 阿波罗11号任务团队。左起：阿姆斯特朗、科林斯、奥尔德林 装载着阿波罗11号的土星5号火箭于当地时间1969年7月16日9时32分在肯尼迪航天中心发射升空。为了实现这一时刻，1966年，美国国家航空航天局的年度政府拨款高达45亿美元，约为当时美国国民生产总值（GDP）的0.5%。同年，国防部的政府拨款为635亿美元。 阿波罗11号登月的准确时间是1969年7月20日下午4时17分43秒（休斯顿时间）。1969年7月21日凌晨2点56分（国际标准时间），阿姆斯特朗的左脚踏上了月球，并说： 这是一个人的一小步，却是人类的一大步。（That's one small step for man, one giant leap for mankind.）  从60年代初期开始，“太空竞赛”的胜利“标准”被定义为率先登月。所以，从某种意义上讲，阿波罗11号的成功标志着美国在太空竞赛中的胜利。尼尔·阿姆斯特朗与巴兹·奥尔德林两人在月球表面活动了两个半小时，采集了22千克的月表岩石标本。 1960年11月，竞选时承诺要使美国在太空探索和导弹防御上全面超过苏联的约翰·肯尼迪当选总统。1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林成为了首次进入太空的人类，加深了美国对在太空竞赛中落后的恐惧。 1961年5月25日，肯尼迪在参议两院特别会议中宣布支持阿波罗计划： “ ……我相信这个民族能够齐聚一心全力以赴达成这个目标，即在1970年以前，人类将乘坐宇宙飞船登陆月球并且安全返回。没有任何一个太空项目能够超越它对人类的影响，超越它对宇宙远程空间探索的重大作用，也没有一个太空项目开发如此困难而且花费如此昂贵……” 60年代初期，苏联在太空竞赛遥遥领先于美国。1957年苏联发射了第一颗人造卫星1号，1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林成为第一个进入太空的人类。 肯尼迪发表这段演讲前一个月，美国刚刚将第一个宇航员送入太空，还没有进入真正的地球轨道。这种不利局面使舆论一致认为登月计划极不乐观。但美国有雄厚的经济实力、先进的工业技术，以及冯·布劳恩为首的科学家团队。图为肯尼迪(右)向冯·布劳恩(左)咨询。 冯·布劳恩（1912－1977），德裔火箭专家，二十世纪航天事业的先驱之一，曾是著名的V1和V2火箭的总设计师。纳粹德国战败后，美国将他和他的设计小组带到美国。移居美国后任美国国家航空航天局的空间研究开发项目的主设计师，主持设计了巨型运载火箭土星5号（Saturn——罗马神话体系中的农神、土星；现在其继任火箭被命名为Ares——希腊神话体系中的战神，再回头审视美国航天器多用神祗命名的现实，其命名原意应是农神-5号）。 土星5号运载火箭主要的承包商包括波音、北美航空、道格拉斯公司(后两家现均已被波音兼并)以及IBM。这件作品属于人类工业史上空前的杰作。 第一枚土星5号，摄于阿波罗4号发射前。土星5号火箭全长110.6米，最大直径10.1米，起飞质量3038.5吨。 因阿波罗18、19、20号任务取消，数枚土星5号火箭运载火箭剩余，其中又有另一枚转用作发射美国的第一个太空站“空间实验室”。冯·布劳恩本人在被转作向公众展览的一枚土星5号火箭火箭前留影。 土星5号火箭是迄今为止人类在技术和工业领域的最高成就之一，是“美国航天人奋起迎接挑战和万众一心夺取胜利的一面旗帜”。 土星5号第一级使用5台洛克达因公司(北美航空创建，后被波音收购，现归属普惠公司)研制的F-1液氧煤油发动机。 F-1液氧煤油发动机单台推力约700吨，5台捆绑起飞能提供约3500吨推力，是迄今推力最大的单喷嘴火箭发动机。中国未来的长征-5号火箭使用120吨的液氧煤油发动机。 对公众展出的F-1液氧煤油发动机。 1967年至1973年期间NASA共发射了13艘土星5号火箭，从来没有过损失有效载荷的事故发生。 从1964年至1973年，土星5号的总拨款高达65亿美元，若平摊到13枚火箭身上，每枚火箭成本高达5亿美元（若折合今天币值，应约为40亿美元）。每次发射，相当于将一艘护卫舰射上天，相当于每次烧掉一艘核动力航空母舰。价格极为昂贵是此后土星5号不再制造使用的原因。 装载着阿波罗11号的土星5号火箭于当地时间1969年7月16日9时32分在肯尼迪航天中心发射升空。 阿波罗飞船由指令-服务舱以及登月舱组成。指令-服务舱的指令舱部分呈锥形，用于搭载宇航员从地面一直到月球轨道，并是唯一在任务完成时返回地球的部分。服务舱（中国习惯称推进舱）中安置推动系统（燃料、氧气罐、机动喷口）以及各种设备。在返回大气层前，服务舱被丢弃。 指令-服务舱由北美航空公司总承包制造，总重约30吨。 在阿波罗11号任务的电视直播中，柯林斯说：“...没有为这个计划流血、流汗、流泪的人们，这一切都不会成为现实...虽然你们现在看到的只有我们三个，但在幕后有成千上万的人为计划作出了贡献，我想对他们说：‘十分感谢’”。 奥尔德林说：“...这不仅仅只是三个人去月球完成一次任务，也不仅仅是一个政府和产业团队的努力，也不仅仅是一个国家的努力。我们感觉这象征了人类对未知世界探索的求知欲...”。 阿姆斯特朗总结道：“这次飞行的责任是历史付与的、是科学先驱们付与的责任、是美国人民的意志付与的、是四个部门和他们的委员会付与的、是制造了火星火箭、哥伦比亚号、鹰号和舱外活动单元，包括宇航服和背包，也就是我们在月球上的小飞船，是制造了他们的公司与产业团队付与的。我们感谢建造、设计、实验了飞船并为之付出努力并发挥才智的所有美国人，今晚，我们特别感激他们。” 阿波罗11任务时的休斯敦控制中心 阿波罗登月使用了月球轨道分离-集合的方案：进入月球轨道之后，载有2名宇航员的登月舱与指令-服务舱分离，并降落在月球表面；1名宇航员和指令-服务舱留在月球轨道。登月完成之后，登月舱的上升级重新起飞，与指令/服务在月球轨道集合，并返回地球。由于此方案使得航天器质量减轻，一次任务只需要一次单独的火箭发射，途中只需进行几次对接和分离即可。 从月球看到的地球家园：在旷渺空洞冷寂的太空中是如此孤独。 登月舱的设计和建造由格鲁门航空航天公司总承包。为了尽可能减轻重量，登月舱没有隔热板，动力很小，只能在月球表面飞行。 因为在发射时，指令舱要直通逃生救援火箭，登月舱安排在指令-服务舱的尾部连接。而登月时指令舱又要直通登月舱，为此，登月舱在地球轨道上需要与指令-服务舱进行一次分离-调头-对接，接上指令舱。此图就是调头时所摄。 已经登月的阿波罗登月舱。登月舱共6.4米高，4.3米宽，有四个支撑脚。登月舱由上升级和下降级组成；登月舱的总质量约15吨。 登月舱驾驶仪表及前窗。阿波罗登月舱是阿波罗宇宙飞船登月直接登月的部分，在6.65米³的空间纳两名宇航员。 保存在美国国家航空航天博物馆里的登月舱。 登月舱中的下降级高3.2米，其中包括了登月装备、雷达天线、降落火箭引擎、以及降落所需的燃料。下降级上还带有几个装载月面工具的隔间。上升级高3.76米，乘员舱容积 6.65 m³。包括舱盖、反应控制系统、雷达和通信天线、起飞火箭引擎以及回到月球轨道并与指令/服务舱对接所需的燃料。 阿波罗15、16、17号任务携带并使用了载人月球车，在月面上最高曾达到18千米/小时的速度。 阿波罗计划的各次登月任务共带回了381.7千克的月球岩石标本。通过放射测年后，研究人员发现月表岩石标本与地球相比都很古老。最年轻的月表岩石都比地球上已知的最古老岩石要久远。月海中的玄武岩标本的年龄多在32亿年左右，高地中的标本甚至达到46亿年的年龄。由此可见，月球是在太阳系早期形成的。阿波罗计划详细地揭示了月球表面特性、物质化学成份、光学特性并探测了月球重力、磁场、月震等。 1972年12月11日至15日阿波罗17号在月面上执行了人类第六次也是迄今为止最后一次成功登月的太空任务。为阿波罗计划画上了句号。这是停留时间最久的一次任务，登月舱在月表停留长达74小时59分钟40秒，宇航员3次舱外活动时间总计22小时3分钟57秒，驾驶月球车行驶了34千米的距离。 在即将结束最后一次登月任务之前，指令长尤金·塞尔南在登月舱前说道： “在我们离开月球的陶拉斯-利特罗山谷时，我们来过这里，我们现在要离开这里；如果情况允许的话，我们还会带着全人类的和平与希望回到这里的。在我迈出离开月球的脚步时，我想说美国今日对太空的挑战将铸造人类明天的命运。愿阿波罗17号一路平安。” 图为中国早期的火箭试车台 图为近年新建的火箭发动机试车台 长征-5号运载火箭系列以120吨液氧煤油发动机和50吨氢氧发动机两种发动机为基础，构成5米直径、3.35米直径和2.25米直径三种模块，形成“通用化、系列化、组合化”的新一代运载火箭系列。无毒、无污染、高性能、低成本和大推力是其五大特征。 长征-5号运载火箭系列中最为强大的型号，以5米模块(2个50吨YF-77)为芯级，以4个3.35米模块（2个120吨YF-100）为助推器，实现25吨近地轨道运载力。并可通过模块化的不同组合，形成不同数量的新一代运载火箭系列，满足各种发射任务的需求。 目前的长征火箭发动机燃料大多是液态的偏二甲基肼C2H8N2，氧化剂是液态的四氧化二氮N2O4。化合降低运载火箭的发射费用。实现无毒、无污染、高性能、低成本和大推力的五大目标。 “长征五号”火箭模型 摄影/王涛 长征-5号重型运载火箭不同的搭配组合。以长征－5系列火箭25吨的近地轨道能力、14吨的地球同步轨道能力，未来中国可以向月球发射大约5吨重的有效载荷，可以满足未来无人探测器登月和携带岩石样品返回地球的需要。但要实现载人登月的目标，还需研制更强大的火箭。 中国未来的长征-5号重型运载火箭比用于发射神舟飞船的火箭的长征-2F型火箭体型大一圈，它具备将14吨载荷发射到地球同步转移轨道的能力，比目前中国最强大的火箭之一长征-3B型火箭5.1吨的同步转移轨道运载能力高出一大截，可用于发射重型通信卫星、深空探测器等。 长征-5号重型运载火箭的另一个型号具备将25吨载荷发射到近地轨道的能力，也比目前中国最强大的火箭之一的长征-2E型火箭的9.5吨近地轨道运载能力有2.5倍的提升，它可用于发射未来中国的空天实验室、长期有人太空站等。 GTO：地球同步转移轨道，是指近地点在1000公里以下、远地点为地球同步轨道（35786公里）的椭圆轨道。 LEO：近地轨道，距地面500-2000公里之间 国外主要新型火箭外形性能示意图 为了争夺航天发射市场，主要航天国家均发展研制了大型、重型火箭或提高现有火箭的运载能力，以实现卫星的一箭多星发射或重型卫星的发射。目前已经有阿里亚娜－5、德尔塔－3、质子M投入使用，未来将有德尔塔－4、宇宙神5、安加拉、改进型阿里亚娜－5等新型火箭进入发射市场。 特别值得重视的是这些新型火箭的发展计划均以低发射价格和高可靠性为研制重点，发射费用可能会比目前价格降低25－50％，从而具有强大的市场竞争力。在这种形势下，中国也只有通过研制发展具备大运载能力的长征－5号运载火箭，方能与之进行势均力敌的竞争。 上图为西昌卫星发射中心，下图为酒泉卫星发射中心。 中国酒泉、西昌两大卫星发射中心地处内陆，运载火箭的尺寸受到铁路运输的限制，因此制约了中国航天发射能力的进一步发展。由此可见，即将在海南文昌启用的新发射场对中国航天具有战略性的意义，中国新一代国产大推力火箭也会因此而诞生。 征地前的海南卫星发射基地 征地前的海南卫星发射基地 海南卫星发射基地位于海南文昌龙楼镇的海边，未来主发射塔到海岸线直线距离只有800米。 文昌位于滨海地区，其最大港口清澜港是海南省五大枢纽港之一，可泊5000吨级船只，稍加改建就可以容纳运送大型火箭的滚装船。其东向1000千米之内几乎都是南海，极大地提高了残骸坠落的安全性。 由于文昌的低纬度，使用同样的火箭，与西昌发射场相比，发射地球同步卫星，定点质量可以提高5.1％～7.4％，卫星在轨寿命可延长2.7～3.9年。与酒泉发射场相比，发射近地卫星轨道，定点质量可提高16.3％～18.5％，卫星在轨寿命可延长8.7～9.8年。 长征-5号重型运载火箭展示牌 图为欧洲的“阿丽亚娜-5”号大推力运载火箭。中国长征-5号重型运载火箭技术水准将与之相当。 在使用word时，有时我们会遇到这样的情况：word中的图片很漂亮，我们要在别的软件中使用的话，图片调不出来。如何解决这种情况呢？下面就向大家简单介绍几种从word中将图片导出的小方法。 1.选择“文件”—“另存为网页”命令，点击“保存”，会相应的生成网页形式。到保存网页的位置查找生成的网页文件夹，在里面就会找到在word中我们要使用的图片。 2.打开图片所在的word文档，然后选择键盘上的Prt Sc SysRq键。再打开制图工具，Photoshop、画图等软件，新建文档，进行剪切，选择保存格式，将图片保存。即可。 3.打开图片所在的word文档，选中图片，选择“复制”命令，然后打开制图工具，新建一个文档，进行粘贴，再进行剪切，即可。 4.打开word，找到需要的图片，右键单击图片，选择“复制”命令。切换到桌面上，单击右键选择“粘贴”命令，这时会弹出一个系统对话框，标是“Active Desktop”，内容是“要将这些项目添加到Active Desktop中，需要保存图片的副本。是否继续？”。点击“是”选项。在弹出的对话框中，选择好生成图片后要保存的位置。点击“保存”选项。这时，又会弹出一个对话框，问“是否将该Active Desktop项添加到您的桌面上？”，点击“否”就可以了。