长征家族系列运载火箭(图源:新华社)
二
但老将仍有不足,问题之一是燃料的环保性问题。
老一代长征火箭,大多使用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂。优点是混合即燃、可常温贮存、技术要求低;缺点是毒性大、费用高、推进效率低。一枚火箭,数百吨燃料,一旦未充分燃烧,将泄露大量污染物。所以,火箭发射后,发射场和落区都将面临污染风险。
从2015年长征六号首飞开始,新一代长征火箭一律采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂,大大提升了火箭发射的环保性。
第二个问题是运载能力。
老一代长征火箭基本都是中型火箭,如果想往太空走得更远、运得更多,研发大型火箭势在必行。
大型火箭就是长征五号,被网友们戏称为“胖五”。有了“胖五”,中国就有了近地轨道25吨、地球同步轨道14吨、地月轨道8.2吨、地火轨道5吨的运载能力,“太空搬家能力”跨上新台阶。
“长五”虽然大幅拉高了运载能力上限,且能覆盖所有发射轨道,但也出现运力“断档”问题。原本负责高轨任务(地球同步轨道)的长征三号甲火箭最大运力为5.5吨,再大就得用“长五”运送,但这非常不经济。受限于此,中国高轨卫星发射质量曾长期被限制在5.5吨以内。
前几天发射成功的长征七号A火箭,正是为了改变这一现状。“长七A”的地球同步转移轨道运力可达7吨,能有效衔接“长三”与“长五”之间的运力空白。长征家族的另一新兵、去年12月22日发射成功的长征八号火箭,则填补了太阳同步轨道3-4.5吨的运力空白。
未来,在长征系列的新老交替中,“长七A”将接棒“长三”,主攻高轨任务;“长八”将接棒“长四”,主攻太阳同步轨道任务。原先“长二”系列负责的低轨任务将逐步转至“长六”和“长七”。前者是一款小型火箭,主要负责小卫星的低轨发射;后者是专为载人航天研制的“货运专列”,把中型火箭低轨运载能力由8.6吨提高到了13.5吨。
有人会问,“长七”和“长七A”分工不同,但名称相似,不容易搞混吗?其实,这背后正是新一代长征火箭的厉害之处:模块化、通用化设计。
简言之,长征五、六、七、八号,不再是壁垒分明的产品,而是一系列通用模块的组装。就像乐高玩具一样,虽然成品各异,但所用积木模块相同。比如,长征七号第一级,就与长征五号助推器基本相似;当长征七号助推器变成独立火箭,就成了长征六号。
在新一代中型长征火箭中,“长七A”最复杂、最完整,包含助推器和第一二三级4个部分。在其基础上,中国航天人可通过做减法的方式,组装出长七、长八及其他构型。