12月10日9時(shí)58分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功將遙感三十九號(hào)衛(wèi)星發(fā)射升空。至此，中國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的發(fā)射次數(shù)正式刷新為“500”，而這距離第400次發(fā)射，才大約兩年時(shí)間。

長(zhǎng)征火箭發(fā)射“加速度”見(jiàn)證了中國(guó)航天取得的傲人成就，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、中國(guó)空間站三個(gè)艙、嫦娥系列月球探測(cè)器、天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器等“國(guó)之重器”均由長(zhǎng)征火箭送入太空。今天就讓我們來(lái)回顧一下，這些年來(lái)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭創(chuàng)造了哪些輝煌，未來(lái)，為助力打造航天強(qiáng)國(guó)，它還有哪些新目標(biāo)。

鑄就世界一流的運(yùn)載火箭“國(guó)家隊(duì)”

一個(gè)國(guó)家航天事業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)火箭，因?yàn)榛鸺悄壳拔ㄒ荒苁刮矬w達(dá)到宇宙速度，克服或擺脫地球引力，進(jìn)入宇宙空間的運(yùn)載工具。運(yùn)載火箭的能力，決定了國(guó)家航天活動(dòng)的規(guī)模。因此，世界上的航天大國(guó)均把發(fā)展先進(jìn)的運(yùn)載技術(shù)作為保持其領(lǐng)先地位的戰(zhàn)略部署之一。我國(guó)也不例外，重點(diǎn)發(fā)展了長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭，它們?yōu)橹袊?guó)航天的飛速發(fā)展立下了汗馬功勞。

去年，中國(guó)航天發(fā)射次數(shù)達(dá)到64次，超越2021年的55次，再創(chuàng)歷史新高。其中，作為運(yùn)載火箭“國(guó)家隊(duì)”的長(zhǎng)征系列火箭年發(fā)射53次，發(fā)射成功率達(dá)百分之百。今年，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭又捷報(bào)頻傳，例如，僅長(zhǎng)征二號(hào)D火箭就成功將41顆衛(wèi)星發(fā)射升空，刷新了中國(guó)“一箭多星”的最高紀(jì)錄。

幾十年來(lái)，通過(guò)幾代中國(guó)火箭人的不懈努力，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭走過(guò)了從常溫推進(jìn)到低溫推進(jìn)、從串聯(lián)到串并聯(lián)、從低軌到極軌和高軌、從“一箭一星”到“一箭多星”、從發(fā)射人造地球衛(wèi)星到發(fā)射載人航天器和空間探測(cè)器、從陸射到海射等非凡的技術(shù)歷程。目前，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭已具備發(fā)射低、中、高不同軌道和不同類(lèi)型載荷的運(yùn)載能力，在火箭推力、發(fā)射頻度、入軌精度、適應(yīng)能力和發(fā)射成功率等方面均已達(dá)到了世界一流火箭的水平。

從1970年首飛至今年年底，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭先后有22型基礎(chǔ)級(jí)火箭和5型上面級(jí)火箭投入使用。早期的長(zhǎng)征系列火箭是從彈道導(dǎo)彈改進(jìn)而來(lái)的，我國(guó)大約研制和發(fā)射了14種型號(hào)。后來(lái)，面對(duì)不斷增長(zhǎng)的空間資源開(kāi)發(fā)需求以及日益激烈的商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)，我國(guó)在不斷改進(jìn)原有火箭并提高推力和可靠性的同時(shí)，又開(kāi)發(fā)出8種型號(hào)的新一代小型、中型和大型長(zhǎng)征系列火箭。

總的來(lái)看，新一代長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭是以可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等為主要設(shè)計(jì)原則，采用無(wú)毒環(huán)保、價(jià)格便宜、比沖較高的液氫/液氧或液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)以及大直徑、少級(jí)數(shù)等方案，成倍地提高了火箭運(yùn)載能力，降低了成本，提高了發(fā)射成功率。

至今，我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭已發(fā)射幾百顆各類(lèi)人造地球衛(wèi)星，以及鼎鼎大名的17艘“神舟”系列飛船、6艘“天舟”系列貨運(yùn)飛船、2座空間實(shí)驗(yàn)室、3個(gè)空間站艙段、6個(gè)“嫦娥”月球探測(cè)器、1個(gè)“天問(wèn)”火星探測(cè)器。

“元老”火箭助力低高極軌道航天器

長(zhǎng)征一號(hào)、二號(hào)子系列、三號(hào)子系列、四號(hào)子系列火箭是較早從彈道導(dǎo)彈改進(jìn)而來(lái)的運(yùn)載火箭，現(xiàn)在這些“元老”仍是用于發(fā)射低軌道、高軌道和極軌道航天器的主力。

在發(fā)射低軌道航天器方面，我國(guó)主要使用長(zhǎng)征二號(hào)子系列在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該系列采用兩級(jí)或兩級(jí)半（并聯(lián)在第一級(jí)的助推器算半級(jí)）構(gòu)型，推進(jìn)劑采用常溫的偏二甲肼/四氧化二氮。長(zhǎng)征二號(hào)C、二號(hào)D、二號(hào)F運(yùn)載火箭目前仍在使用。其中，長(zhǎng)征二號(hào)F是我國(guó)第一種，也是目前唯一一種載人運(yùn)載火箭，其發(fā)射載人飛船時(shí)的低軌道運(yùn)載能力為8.1噸，我國(guó)現(xiàn)已靠它發(fā)射了17艘“神舟”系列飛船，成功率為100%。

在發(fā)射高軌道航天器方面，我國(guó)主要使用長(zhǎng)征三號(hào)子系列在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該系列采用三級(jí)或三級(jí)半構(gòu)型，其第一和第二級(jí)助推器都采用的是常溫推進(jìn)劑，第三級(jí)采用了液氧/液氫低溫推進(jìn)劑。目前，長(zhǎng)征三號(hào)A、三號(hào)B、三號(hào)C運(yùn)載火箭仍在使用。其中，長(zhǎng)征三號(hào)B在長(zhǎng)征三號(hào)A的第一級(jí)并聯(lián)了4個(gè)助推器，其地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為5.55噸，是目前我國(guó)發(fā)射高軌道航天器的主力火箭。

在發(fā)射極軌道航天器方面，我國(guó)主要使用長(zhǎng)征四號(hào)子系列在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該系列全部采用三級(jí)構(gòu)型，推進(jìn)劑均為常溫的偏二甲肼/四氧化二氮。其中，長(zhǎng)征四號(hào)A、四號(hào)B、四號(hào)C運(yùn)載火箭目前仍在使用。

通常，運(yùn)行在距地面200-2000千米高的航天器叫低軌道航天器，運(yùn)行在距地面20000千米高以上的航天器叫高軌道航天器。而極軌道是指傾角大約為90°的人造地球衛(wèi)星軌道。目前，我國(guó)大多數(shù)通信衛(wèi)星、部分氣象衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行在距離地球赤道上空大約36000千米的地球同步軌道，所以需要先用長(zhǎng)征三號(hào)A系列火箭把它們發(fā)射到地球同步轉(zhuǎn)移軌道，然后通過(guò)衛(wèi)星自身動(dòng)力變軌，最后定點(diǎn)在預(yù)定的地球同步軌道或地球靜止軌道上。

小型火箭適應(yīng)新發(fā)展成發(fā)射“快手”

為了適應(yīng)當(dāng)今世界運(yùn)載火箭“無(wú)毒、無(wú)污染、低成本、高可靠、大推力、適應(yīng)性強(qiáng)、安全性好、可重復(fù)使用”的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)從2015年起開(kāi)始陸續(xù)研制、發(fā)射長(zhǎng)征五號(hào)、五號(hào)B、六號(hào)、六號(hào)A、七號(hào)、七號(hào)A、八號(hào)、十一號(hào)等新一代大型、中型和小型運(yùn)載火箭。其中，長(zhǎng)征六號(hào)、六號(hào)A、十一號(hào)是新一代小型火箭。

我國(guó)新一代長(zhǎng)征小型液體運(yùn)載火箭的“優(yōu)等生”是2015年9月20日首次成功發(fā)射的長(zhǎng)征六號(hào)，它采用三級(jí)構(gòu)型，可將1噸的有效載荷發(fā)射到700千米高度太陽(yáng)同步軌道。其第一級(jí)直徑3.35米，首發(fā)時(shí)采用了1臺(tái)首次使用的、最大推力為120噸的液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，這也為此后發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)、七號(hào)等新型火箭使用120噸液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)奠定了基礎(chǔ)；其第二和第三級(jí)直徑均為2.25米, 分別裝有1臺(tái)液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和1臺(tái)常溫推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)征六號(hào)的優(yōu)點(diǎn)之一就是高效，發(fā)射準(zhǔn)備周期僅需7天，能很好地適應(yīng)衛(wèi)星發(fā)射低成本、短周期的需求。在此基礎(chǔ)上，我國(guó)又發(fā)展了推力更大的長(zhǎng)征六號(hào)A。

另外，緊隨長(zhǎng)征六號(hào)之后首次成功發(fā)射的長(zhǎng)征十一號(hào)火箭，是全新的四級(jí)小型固體運(yùn)載火箭，可把500千克的有效載荷發(fā)射到500千米高度太陽(yáng)同步軌道，200千米低軌道運(yùn)載能力可達(dá)700千克。

作為“長(zhǎng)征”家族中第一型和唯一型固體火箭，長(zhǎng)征十一號(hào)具有“快速、可靠、便捷、低廉”的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)運(yùn)載火箭24小時(shí)快速發(fā)射的跨越。另外，它也經(jīng)常在海上發(fā)射，有效地解決了火箭航區(qū)和殘骸落區(qū)安全性等問(wèn)題，為中國(guó)航天發(fā)射提供了新的發(fā)射模式。

中型火箭創(chuàng)新填補(bǔ)軌道運(yùn)載能力空白

我國(guó)中型火箭屢次創(chuàng)新，填補(bǔ)了高、極軌道運(yùn)載能力的空白，助推器相關(guān)技術(shù)水平更是國(guó)際領(lǐng)先。

2016年6月25日，長(zhǎng)征七號(hào)新一代中型運(yùn)載火箭首次發(fā)射成功。它采用兩級(jí)半構(gòu)型，目前主要用于在文昌發(fā)射場(chǎng)發(fā)射13.5噸的“天舟”系列貨運(yùn)飛船。長(zhǎng)征七號(hào)把常溫發(fā)動(dòng)機(jī)換成了新研制的液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，從而把低軌道運(yùn)載能力迅速提高到約14噸，且所用推進(jìn)劑綠色環(huán)保，平均成本不到常溫推進(jìn)劑的1/10。

同時(shí)，它還是我國(guó)首枚采用全數(shù)字化手段研制的火箭，在全研制流程沒(méi)有一張紙質(zhì)圖紙，大大降低了成本，減小了產(chǎn)品報(bào)廢率，壓縮了研制流程。在試驗(yàn)、裝配階段，科研人員應(yīng)用了“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”，對(duì)火箭進(jìn)行虛擬裝配、虛擬試驗(yàn)，提前預(yù)見(jiàn)可能發(fā)生的問(wèn)題，確保了火箭試驗(yàn)、裝配“一次成”。它還有防水、防風(fēng)、防鹽霧等功能，可以在8級(jí)大風(fēng)的情況下進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)運(yùn)，哪怕遭遇中雨也能發(fā)射。

在此基礎(chǔ)上，長(zhǎng)征七號(hào)A火箭加裝了長(zhǎng)征三號(hào)A火箭的第三級(jí)，主要用于地球同步軌道衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。其地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為7噸，填補(bǔ)了我國(guó)高軌道5.5-7噸運(yùn)載能力的空白。它還有一項(xiàng)重要的技術(shù)創(chuàng)新，就是助推器不用單獨(dú)分離，而是和芯一級(jí)作為一個(gè)整體與芯二級(jí)分離，這樣便可以減少一套分離機(jī)構(gòu)，從而大幅降低分離系統(tǒng)的復(fù)雜性，提升火箭的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，這在國(guó)際上尚屬首次。

2020年12月22日首次發(fā)射成功的長(zhǎng)征八號(hào)，則是我國(guó)兩級(jí)半新一代中型商業(yè)極軌道運(yùn)載火箭。它由長(zhǎng)征七號(hào)的第一級(jí)加上長(zhǎng)征三號(hào)A的第三級(jí)組成，能將5噸的有效載荷送入700千米太陽(yáng)同步軌道，填補(bǔ)了我國(guó)極軌道3-4.5噸運(yùn)載能力的空白。

明星“胖五”致力于發(fā)射大型航天器

在長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭中，知名度最高的要屬有“胖五”之稱(chēng)的長(zhǎng)征五號(hào)。

2016年11月3日，長(zhǎng)征五號(hào)新一代大型運(yùn)載火箭首次發(fā)射成功。它采用兩級(jí)半構(gòu)型，最大特點(diǎn)是芯級(jí)直徑為5米，而其他長(zhǎng)征火箭的最大直徑僅為3.35米。長(zhǎng)征五號(hào)的芯一級(jí)裝有2臺(tái)可雙向搖擺、推力均為50噸的液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)，還并聯(lián)了4個(gè)各裝有2臺(tái)推力均為120噸的液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的助推器；其芯二級(jí)直徑為5米，裝有2臺(tái)推力均為9噸的液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)。

有這樣魁梧的“身軀”，個(gè)大力不虧，長(zhǎng)征五號(hào)火箭的運(yùn)載能力自然超群，它的地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為14噸，地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為8噸，地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為5噸，綜合性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際上主流運(yùn)載火箭水平，截至目前已成功發(fā)射了嫦娥五號(hào)月球采樣返回探測(cè)器、天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器等大型航天器。

總結(jié)長(zhǎng)征五號(hào)的亮點(diǎn)主要有兩個(gè)：一是其芯一級(jí)用的50噸液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)處于國(guó)際先進(jìn)水平；二是首次采用了5米直徑大型箭體結(jié)構(gòu)，可以多裝推進(jìn)劑，增加推力。

在長(zhǎng)征五號(hào)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的長(zhǎng)征五號(hào)B火箭于2020年5月5日首發(fā)成功，它用于發(fā)射低軌道大型航天器。其低軌道運(yùn)載能力為25噸，現(xiàn)已把我國(guó)空間站的三個(gè)艙段送上了太空。長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的整流罩是目前我國(guó)最大的，專(zhuān)為裝載空間站艙段量身打造，其長(zhǎng)度為20.5米，比長(zhǎng)征五號(hào)的整流罩還長(zhǎng)8米。另外，它可以大推力直接入軌，是目前世界現(xiàn)役火箭中唯一采用一級(jí)半構(gòu)型的火箭。

提高的不僅是頻率還有整體發(fā)射能力

從1970年4月24日長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭成功首飛開(kāi)始，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)第一個(gè)100次發(fā)射用了37年；第二個(gè)100次發(fā)射用時(shí)7年多；第三個(gè)100次發(fā)射用時(shí)4年多；第四個(gè)100次發(fā)射用時(shí)2年零9個(gè)月；而如今實(shí)現(xiàn)第5個(gè)100次發(fā)射僅用約兩年時(shí)間。

在長(zhǎng)征火箭高密度發(fā)射的背后，提高的不僅是發(fā)射頻率，還有整體發(fā)射能力，更是航天科技勇攀高峰、自立自強(qiáng)的體現(xiàn)。今后，我國(guó)還將研制、發(fā)射智慧運(yùn)載火箭、可重復(fù)使用運(yùn)載火箭、長(zhǎng)征十號(hào)新一代載人運(yùn)載火箭和長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭等更先進(jìn)的新型運(yùn)載火箭。

例如，正在研制的長(zhǎng)征十號(hào)是為發(fā)射我國(guó)新一代載人飛船而全新研制的新一代載人火箭。它全長(zhǎng)約90米，起飛重量約2000噸，可以將25噸有效載荷直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道，或者將70噸有效載荷送入近地軌道。長(zhǎng)征十號(hào)是按照載人飛行的最高安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，可用于載人月球探測(cè)，有望快速推動(dòng)我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)的提升和跨越。

正在研制的長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭是我國(guó)目前運(yùn)載能力最大的一型火箭，綜合性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際運(yùn)載火箭的先進(jìn)水平，任務(wù)規(guī)劃將于2030年前后實(shí)現(xiàn)首飛。它可以滿(mǎn)足未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期國(guó)內(nèi)深空探測(cè)、月球基地和太空電站等國(guó)家重大科技活動(dòng)的任務(wù)需求。該火箭采用三級(jí)串聯(lián)構(gòu)型，箭體直徑達(dá)到10米級(jí)，具備第一級(jí)可重復(fù)使用能力，低軌道運(yùn)載能力為150噸、地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為50噸、地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為35噸，預(yù)計(jì)能大幅提升我國(guó)進(jìn)入空間和開(kāi)發(fā)利用空間資源的規(guī)模和能力。

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院高級(jí)顧問(wèn)龍樂(lè)豪院士表示，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)500次發(fā)射可用5句話(huà)來(lái)概括：“從無(wú)到有，更高更遠(yuǎn)，脫胎換骨，大國(guó)重器，更快更好。”站在500次發(fā)射的新起點(diǎn)上，今后我國(guó)火箭將向更大運(yùn)載能力、可重復(fù)使用、智慧火箭、航班化運(yùn)輸方向發(fā)展，為建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)繼續(xù)貢獻(xiàn)力量。

（作者為全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專(zhuān)家）