雄才出江湖 当惊世界殊

——我国新一代大型运载火箭长征五号跻身世界一流水平综述

假如全球各国大型运载火箭都在同一个“班级”，那么，此次我国新一代大型运载火箭长征五号的成功发射，则让中国带着一张“起飞质量约870吨，具备近地轨道25 吨级、地球同步转移轨道14吨级的运载能力”的耀眼成绩单，一举跃入现役火箭运载能力排行榜“亚洲第一，世界一流”的行列。

事实上，这个“大型运载火箭班”是个藏龙卧虎之地，有“质子”这样的悲情王子，有“阿里安5”这样的天纵奇才，有“ 德尔塔4”这样的沉稳“ 老干部”，也有“H-2B”这样的长江后浪……那么，长五这张“新面孔”是如何在这群“优秀生”中脱颖而出的呢？

一个卧虎藏龙的班级

说长五是“插班生”是因为自上世纪我国研制了长征三号甲系列运载火箭，并奠定了当时航天大国地位之后的十余年时间里，由于种种原因，运载火箭在“体型”和“力量”上并没有太大变化。而彼时的国外主要航天大国则正在经历着运载火箭更新换代大潮。

这段历史还要从上世纪60年代说起。俄、美、欧、日等西方国家在冷战后纷纷开始研制一批新型运载火箭。比如，冷战的“遗产”——质子号运载火箭是含着“金钥匙出生”的。它是苏联解体后，俄罗斯推向国际市场的主要火箭之一。虽然屡败屡战、略显悲情，却依然被寄予厚望，成为俄罗斯发射大型航天器的主要运载工具。该系列火箭的“翻新版”是于2001年首次发射成功的质子M运载火箭，全长55米，近地轨道运载能力21.09吨，地球同步转移轨道运载能力6.19吨。

不过，“质子M”并非俄罗斯大型火箭家族中的“独生子”，还有于2014年12月首次发射成功，火箭全长55米，近地轨道运载能力24.5吨，地球同步转移轨道运载能力6.8吨的“ 安加拉A5”。从“出生”那一天起安加拉A5就知道自己的使命是为了替代年事已高的“质子”。它是俄罗斯现役最大运载火箭的“头号交椅”。

在地球的另一端，美国的宇宙神5运载火箭这个“混血儿”采用了俄罗斯的RD-180发动机，于2006年首次发射成功。该火箭全长58米，近地轨道运载能力19.05吨，地球同步转移轨道运载能力13吨。另一个孩子“德尔塔4”则“ 血统纯正”，是美国现役运载能力最大的火箭。该火箭于2004年首次发射成功，火箭全长71.7米，近地轨道运载能力21.9吨，地球同步转移轨道运载能力12.8吨。

于1997年10月首次发射成功的近地轨道运载能力21吨、地球同步转移轨道运载能力10.5吨的阿里安5系列火箭，是欧空局目前研制的最大运载火箭。它虽然在“少年期”遇到过一些发射失败的磨砺，却难掩“才气”地在商业发射市场表现抢眼。

H-2B这股“后浪”是目前日本运载能力最大的火箭。该火箭于2009年首次发射成功，长55米，近地轨道运载能力16.5吨，地球同步转移轨道运载能力8吨。

浏览完班中其他学生的“成绩单”，再看长五的表现。近地轨道25吨级、地球同步转移轨道14吨级的优异成绩，将我国现役运载火箭的运载能力提高了2倍多，理所当然地甩了日本H-2B火箭几条街，并稳坐亚洲第一的“宝座”。如此看来，长五这位横空出世的“学霸”雄踞“综合成绩”排名前列是毋庸置疑的事实。

长五的厚积薄发之势

在这样的大时代背景下，我国也从2006年开始精心孕育长五。十年磨一“箭”，在众多科研人员的不懈努力下，长五终于利“箭”出鞘，刺破长空……

显然，“白胖美”的长五从诞生之日起，就注定了要扛起中国运载火箭“ 能力担当”这面大旗。它的成功发射大幅提高了我国进入空间领域的能力，更重要的是实现了我国运载火箭技术的全面提升和巨大跨越。

尽管和国外相比，这样的跨越似乎来得晚了些，但展现出来的力度、自信和气势，放眼寰宇也着实让人惊叹。

“长五采用的模块化设计与我们小时候玩过的‘搭积木’有异曲同工之处。比如，火箭的芯一级采用5米直径的模块，芯二级采用5 米直径上面级模块，助推器采用3.35米直径模块。

通过各种模块不同方式组合，再考虑整流罩等火箭部件的具体搭配就可以形成不同能力、构型的火箭。”中国航天科技集团公司一院长征五号运载火箭主任设计师黄兵在接受采访时说。

“通过模块化的研制、积木式的发展，可以实现少花钱多办事的目的，并且可以最大限度地利用现有技术。”黄兵认为，这种通过按需组合的方式来研制火箭以满足所有航天发射任务并非我国首创，而是当今世界航天非常认可和推崇的创新模式。换言之，长五从“孕育”之初就站在了“潮流的尖端”。

相比之下，立足于美国本土发动机的德尔塔4火箭，由于RS-68液氧液氢发动机在研制、性能和使用中出现了问题，其通用化和模块化受到了很大限制，直到服役10年后才逐渐实现完全通用化。

“长五采用了全新的三型发动机，让我国实现了从单一燃气发生器循环发动机到高压补燃、燃气发生器、膨胀循环3种动力循环方式发动机的跨越发展，”航天专家告诉记者，经历了长五历练，我国具备了大推力液氢液氧发动机的研制能力，填补了国内液氧煤油发动机的空白，成为继俄罗斯之后世界上第二个掌握液氧煤油高压补燃发动机研制能力的国家。

“相较于国外同级别的大型运载火箭，长五算得上是个十足的‘暖男’。它采用了液氧煤油和液氢液氧两种无毒无污染的推进剂组合，火箭发射燃烧后喷出的只是对人和环境没有影响的水和二氧化碳。”一院从事运载火箭总体工作的陈海鹏说道。

除了环保之外，长五虽然运力强大，但相对于国外同级别的“阿里安5”和“德尔塔4”，其发射的绝对成本却并不高，正所谓“好而不贵”。

“你千万别小看发射成本这个问题，就连美国和欧洲人都觉得便宜的好货才是硬道理，因此美国联合发射联盟已经开始研发新一代火神系列运载火箭，而欧洲则已经开始研制阿里安5的下一代——低成本的阿里安6火箭，而我们长五在成本方面则已经走在了前面。”知名科普作家田丰告诉记者。

10年的隐忍磨砺成就了长五成为世界上唯一一款首飞即为构型最大能力的火箭。“国外火箭往往采用先验证构型系列中小型或中型，然后再到最大能力构型的方式，因此，从研制到系列首飞时间往往较短，但最大构型形成运载能力的周期往往很长。”黄兵认为，相比之下，长五的研制仅比使用通用芯级的德尔塔4火箭稍长。

在“时间就是一切”的时代，长五用最快的速度让中国火箭追赶且跨入了世界火箭运载能力最大的前列。

雄才的鸿鹄之志

稍加留意你就会发现，人类探索宇宙往往具有跳跃式发展的特征。先行者迈出第一步后，后来者就相对容易紧随其后，从而由点的突破上升到面的覆盖。也许，今天长五的成功发射，让中国运载火箭的能力站在了一个行将发生大变化的门槛上。

“打个比方，普通运输机因为运力有限，只能空运几吨的装甲车上战场，而有了长五这样的‘大运输机’，就可以投送重达几十吨的主战坦克。”陈海鹏解释说，长五不止“力大无穷”，还可以跑得更远，“它的服役将使以往很多我们有心无力的深空探测项目变成了现实，可以把更大、更重、更复杂的探测器送往月球乃至火星。”

另一方面，对我国未来的空间站建设而言，有了长五这样的“力量型选手”，可以大幅压缩发射次数，减少对接工作，节省经费的同时还能降低任务风险。

“假设我们要建立一个‘太空宴会厅式’”的空间站，依靠现在的火箭需要发射3个‘太空小卧室’，然后通过两次对接组合而成一个‘大宴会厅’，而有了长五后就可以一气呵成。不仅如此，空间站舱段直径可以更大，舒适性更好，空间站设备的尺寸限制也将更加宽松。”田丰打比方说道。

除了上文所说的“ 拉得多、跑得快”之外，“行更远”也是长五的一个显著特点。“有些‘笨重’的卫星吃不了自身动力变轨的‘ 苦头’，所以，最好的办法是由运载火箭‘好人做到底’，将卫星直接送往所需要的轨道上。”陈海鹏说道。然而，这个“好人”可并不好当，将卫星直送至地球同步转移轨道的难度相当大。早期，美国的半人马座上面级就曾多次败在发动机的失控上。正因为难度巨大，该技术长期被美俄等发射业巨头垄断。长五和远征二号上面级的“出世”破除了他们在该领域的垄断地位，大幅提升了我国进入空间的能力。

未来，长五将要为实施载人航天空间站工程、探月工程三期、探火工程等重大航天工程项目提供高性能运载工具，同时为中国航天的发展在多方面开创新的发展空间。正如美国宇航局一位官员所说：“我们正在完成一项有野心的宇宙探索任务，要成功完成这项任务，运载工具是关键。”（杨蕾）