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

長征火箭發(fā)射“加速度”見證了中國航天取得的傲人成就，北斗導航衛(wèi)星、中國空間站三個艙、嫦娥系列月球探測器、天問一號火星探測器等“國之重器”均由長征火箭送入太空。今天就讓我們來回顧一下，這些年來長征系列運載火箭創(chuàng)造了哪些輝煌，未來，為助力打造航天強國，它還有哪些新目標。

鑄就世界一流的運載火箭“國家隊”

一個國家航天事業(yè)的發(fā)展離不開火箭，因為火箭是目前唯一能使物體達到宇宙速度，克服或擺脫地球引力，進入宇宙空間的運載工具。運載火箭的能力，決定了國家航天活動的規(guī)模。因此，世界上的航天大國均把發(fā)展先進的運載技術作為保持其領先地位的戰(zhàn)略部署之一。我國也不例外，重點發(fā)展了長征系列運載火箭，它們?yōu)橹袊教斓娘w速發(fā)展立下了汗馬功勞。

去年，中國航天發(fā)射次數(shù)達到64次，超越2021年的55次，再創(chuàng)歷史新高。其中，作為運載火箭“國家隊”的長征系列火箭年發(fā)射53次，發(fā)射成功率達百分之百。今年，長征系列運載火箭又捷報頻傳，例如，僅長征二號D火箭就成功將41顆衛(wèi)星發(fā)射升空，刷新了中國“一箭多星”的最高紀錄。

幾十年來，通過幾代中國火箭人的不懈努力，長征系列運載火箭走過了從常溫推進到低溫推進、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器、從陸射到海射等非凡的技術歷程。目前，長征系列運載火箭已具備發(fā)射低、中、高不同軌道和不同類型載荷的運載能力，在火箭推力、發(fā)射頻度、入軌精度、適應能力和發(fā)射成功率等方面均已達到了世界一流火箭的水平。

從1970年首飛至今年年底，長征系列運載火箭先后有22型基礎級火箭和5型上面級火箭投入使用。早期的長征系列火箭是從彈道導彈改進而來的，我國大約研制和發(fā)射了14種型號。后來，面對不斷增長的空間資源開發(fā)需求以及日益激烈的商業(yè)發(fā)射市場，我國在不斷改進原有火箭并提高推力和可靠性的同時，又開發(fā)出8種型號的新一代小型、中型和大型長征系列火箭。

總的來看，新一代長征系列運載火箭是以可靠性、安全性和經(jīng)濟性等為主要設計原則，采用無毒環(huán)保、價格便宜、比沖較高的液氫/液氧或液氧/煤油發(fā)動機以及大直徑、少級數(shù)等方案，成倍地提高了火箭運載能力，降低了成本，提高了發(fā)射成功率。

至今，我國長征系列運載火箭已發(fā)射幾百顆各類人造地球衛(wèi)星，以及鼎鼎大名的17艘“神舟”系列飛船、6艘“天舟”系列貨運飛船、2座空間實驗室、3個空間站艙段、6個“嫦娥”月球探測器、1個“天問”火星探測器。

“元老”火箭助力低高極軌道航天器

長征一號、二號子系列、三號子系列、四號子系列火箭是較早從彈道導彈改進而來的運載火箭，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，我國主要使用長征二號子系列在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該系列采用兩級或兩級半（并聯(lián)在第一級的助推器算半級）構型，推進劑采用常溫的偏二甲肼/四氧化二氮。長征二號C、二號D、二號F運載火箭目前仍在使用。其中，長征二號F是我國第一種，也是目前唯一一種載人運載火箭，其發(fā)射載人飛船時的低軌道運載能力為8.1噸，我國現(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，我國主要使用長征三號子系列在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該系列采用三級或三級半構型，其第一和第二級助推器都采用的是常溫推進劑，第三級采用了液氧/液氫低溫推進劑。目前，長征三號A、三號B、三號C運載火箭仍在使用。其中，長征三號B在長征三號A的第一級并聯(lián)了4個助推器，其地球同步轉移軌道運載能力為5.55噸，是目前我國發(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，我國主要使用長征四號子系列在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該系列全部采用三級構型，推進劑均為常溫的偏二甲肼/四氧化二氮。其中，長征四號A、四號B、四號C運載火箭目前仍在使用。

通常，運行在距地面200-2000千米高的航天器叫低軌道航天器，運行在距地面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，我國大多數(shù)通信衛(wèi)星、部分氣象衛(wèi)星、導航衛(wèi)星運行在距離地球赤道上空大約36000千米的地球同步軌道，所以需要先用長征三號A系列火箭把它們發(fā)射到地球同步轉移軌道，然后通過衛(wèi)星自身動力變軌，最后定點在預定的地球同步軌道或地球靜止軌道上。

小型火箭適應新發(fā)展成發(fā)射“快手”

為了適應當今世界運載火箭“無毒、無污染、低成本、高可靠、大推力、適應性強、安全性好、可重復使用”的發(fā)展趨勢，我國從2015年起開始陸續(xù)研制、發(fā)射長征五號、五號B、六號、六號A、七號、七號A、八號、十一號等新一代大型、中型和小型運載火箭。其中，長征六號、六號A、十一號是新一代小型火箭。

我國新一代長征小型液體運載火箭的“優(yōu)等生”是2015年9月20日首次成功發(fā)射的長征六號，它采用三級構型，可將1噸的有效載荷發(fā)射到700千米高度太陽同步軌道。其第一級直徑3.35米，首發(fā)時采用了1臺首次使用的、最大推力為120噸的液氧/煤油發(fā)動機，這也為此后發(fā)射的長征五號、七號等新型火箭使用120噸液氧/煤油發(fā)動機奠定了基礎；其第二和第三級直徑均為2.25米, 分別裝有1臺液氧/煤油發(fā)動機和1臺常溫推進劑發(fā)動機。長征六號的優(yōu)點之一就是高效，發(fā)射準備周期僅需7天，能很好地適應衛(wèi)星發(fā)射低成本、短周期的需求。在此基礎上，我國又發(fā)展了推力更大的長征六號A。

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

作為“長征”家族中第一型和唯一型固體火箭，長征十一號具有“快速、可靠、便捷、低廉”的優(yōu)勢，實現(xiàn)了我國運載火箭24小時快速發(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)安全性等問題，為中國航天發(fā)射提供了新的發(fā)射模式。

中型火箭創(chuàng)新填補軌道運載能力空白

我國中型火箭屢次創(chuàng)新，填補了高、極軌道運載能力的空白，助推器相關技術水平更是國際領先。

2016年6月25日，長征七號新一代中型運載火箭首次發(fā)射成功。它采用兩級半構型，目前主要用于在文昌發(fā)射場發(fā)射13.5噸的“天舟”系列貨運飛船。長征七號把常溫發(fā)動機換成了新研制的液氧/煤油發(fā)動機，從而把低軌道運載能力迅速提高到約14噸，且所用推進劑綠色環(huán)保，平均成本不到常溫推進劑的1/10。

同時，它還是我國首枚采用全數(shù)字化手段研制的火箭，在全研制流程沒有一張紙質(zhì)圖紙，大大降低了成本，減小了產(chǎn)品報廢率，壓縮了研制流程。在試驗、裝配階段，科研人員應用了“虛擬現(xiàn)實技術”，對火箭進行虛擬裝配、虛擬試驗，提前預見可能發(fā)生的問題，確保了火箭試驗、裝配“一次成”。它還有防水、防風、防鹽霧等功能，可以在8級大風的情況下進行垂直轉運，哪怕遭遇中雨也能發(fā)射。

在此基礎上，長征七號A火箭加裝了長征三號A火箭的第三級，主要用于地球同步軌道衛(wèi)星發(fā)射任務。其地球同步轉移軌道運載能力為7噸，填補了我國高軌道5.5-7噸運載能力的空白。它還有一項重要的技術創(chuàng)新，就是助推器不用單獨分離，而是和芯一級作為一個整體與芯二級分離，這樣便可以減少一套分離機構，從而大幅降低分離系統(tǒng)的復雜性，提升火箭的可靠性和經(jīng)濟性，這在國際上尚屬首次。

2020年12月22日首次發(fā)射成功的長征八號，則是我國兩級半新一代中型商業(yè)極軌道運載火箭。它由長征七號的第一級加上長征三號A的第三級組成，能將5噸的有效載荷送入700千米太陽同步軌道，填補了我國極軌道3-4.5噸運載能力的空白。

明星“胖五”致力于發(fā)射大型航天器

在長征系列運載火箭中，知名度最高的要屬有“胖五”之稱的長征五號。

2016年11月3日，長征五號新一代大型運載火箭首次發(fā)射成功。它采用兩級半構型，最大特點是芯級直徑為5米，而其他長征火箭的最大直徑僅為3.35米。長征五號的芯一級裝有2臺可雙向搖擺、推力均為50噸的液氫/液氧發(fā)動機，還并聯(lián)了4個各裝有2臺推力均為120噸的液氧/煤油發(fā)動機的助推器；其芯二級直徑為5米，裝有2臺推力均為9噸的液氫/液氧發(fā)動機。

有這樣魁梧的“身軀”，個大力不虧，長征五號火箭的運載能力自然超群，它的地球同步轉移軌道運載能力為14噸，地月轉移軌道運載能力為8噸，地火轉移軌道運載能力為5噸，綜合性能指標達到國際上主流運載火箭水平，截至目前已成功發(fā)射了嫦娥五號月球采樣返回探測器、天問一號火星探測器等大型航天器。

總結長征五號的亮點主要有兩個：一是其芯一級用的50噸液氫/液氧發(fā)動機處于國際先進水平；二是首次采用了5米直徑大型箭體結構，可以多裝推進劑，增加推力。

在長征五號基礎上發(fā)展而來的長征五號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。其低軌道運載能力為25噸，現(xiàn)已把我國空間站的三個艙段送上了太空。長征五號B火箭的整流罩是目前我國最大的，專為裝載空間站艙段量身打造，其長度為20.5米，比長征五號的整流罩還長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半構型的火箭。

提高的不僅是頻率還有整體發(fā)射能力

從1970年4月24日長征一號運載火箭成功首飛開始，長征系列運載火箭實現(xiàn)第一個100次發(fā)射用了37年；第二個100次發(fā)射用時7年多；第三個100次發(fā)射用時4年多；第四個100次發(fā)射用時2年零9個月；而如今實現(xiàn)第5個100次發(fā)射僅用約兩年時間。

在長征火箭高密度發(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、自立自強的體現(xiàn)。今后，我國還將研制、發(fā)射智慧運載火箭、可重復使用運載火箭、長征十號新一代載人運載火箭和長征九號重型運載火箭等更先進的新型運載火箭。

例如，正在研制的長征十號是為發(fā)射我國新一代載人飛船而全新研制的新一代載人火箭。它全長約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移軌道，或者將70噸有效載荷送入近地軌道。長征十號是按照載人飛行的最高安全標準設計的，可用于載人月球探測，有望快速推動我國運載火箭技術的提升和跨越。

正在研制的長征九號重型運載火箭是我國目前運載能力最大的一型火箭，綜合性能指標達到國際運載火箭的先進水平，任務規(guī)劃將于2030年前后實現(xiàn)首飛。它可以滿足未來較長時期國內(nèi)深空探測、月球基地和太空電站等國家重大科技活動的任務需求。該火箭采用三級串聯(lián)構型，箭體直徑達到10米級，具備第一級可重復使用能力，低軌道運載能力為150噸、地月轉移軌道運載能力為50噸、地火轉移軌道運載能力為35噸，預計能大幅提升我國進入空間和開發(fā)利用空間資源的規(guī)模和能力。

中國運載火箭技術研究院高級顧問龍樂豪院士表示，長征系列運載火箭實現(xiàn)500次發(fā)射可用5句話來概括：“從無到有，更高更遠，脫胎換骨，大國重器，更快更好。”站在500次發(fā)射的新起點上，今后我國火箭將向更大運載能力、可重復使用、智慧火箭、航班化運輸方向發(fā)展，為建設航天強國繼續(xù)貢獻力量。

（作者為全國空間探測技術首席科學傳播專家）