據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，2021年4月23日，中國空間站“天和”核心艙與長征五號B遙二運載火箭組合體已轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)，并按計劃開展發(fā)射前的各項功能檢查、聯(lián)合測試等工作。

　　長征五號的近地軌道運力達(dá)到25噸，同步轉(zhuǎn)移軌道運力達(dá)到14噸，地月轉(zhuǎn)移軌道達(dá)到8噸級，能執(zhí)行多種航天發(fā)射任務(wù)，將是中國空間站建設(shè)過程中最核心的運載器具。然而，長征五號這種級別的火箭研制在世界范圍內(nèi)都是個極大的挑戰(zhàn)，對中國而言，亦是如此。

　　造出長征五號火箭，有多難？我們只要對比一下長征五號火箭與傳統(tǒng)的長征家族火箭的差別，就能知道答案，并且也將能理解，為什么它能擔(dān)負(fù)起中國空間站發(fā)射任務(wù)。

　　新火箭推進(jìn)劑

　　傳統(tǒng)的長征家族火箭，包括長征二、三、四號火箭都使用四氧化二氮/偏二甲肼推進(jìn)劑組合，它們毒性大、發(fā)射準(zhǔn)備周期長、價格昂貴、比沖偏低。比沖是衡量單位質(zhì)量推進(jìn)劑產(chǎn)生沖量的指標(biāo)，一般來說，這個數(shù)據(jù)越大意味著火箭推進(jìn)能力越強。相比較而言，液氧煤油、液氧液氫推進(jìn)劑更優(yōu)，也是世界主流大型火箭的選擇。?

　　因而，長征五號一大變化是它的核心推進(jìn)劑是由液氧煤油（助推器）和液氧液氫（核心芯一級、二級）組合使用。由于液氧液氫的穩(wěn)定儲存溫度極低，分別為零下183和零下253攝氏度，長征五號也因而得名為“冰箭”。?

　　新火箭發(fā)動機

　　更新了推進(jìn)劑，就意味著發(fā)動機也要更新。而一枚火箭發(fā)動機要同時做到推力大、爆發(fā)力強、材料耐熱也耐冷（從極低溫到數(shù)千攝氏度的燃燒溫度）、結(jié)構(gòu)強、控制精細(xì)、穩(wěn)定性強、質(zhì)量輕等多個優(yōu)點，談何容易？?

　　這也是發(fā)動機被叫做“火箭心臟”的原因，它的研發(fā)難度直接導(dǎo)致全世界能做出大型火箭的國家屈指可數(shù)。?

　　展覽中的YF-100K發(fā)動機 （開源圖片）?

　　而為了長征五號，需要同時研發(fā)出YF-77（液氧液氫推進(jìn)劑，用于核心級）、YF-100（液氧煤油推進(jìn)劑，用于助推器）和YF-75D（液氧液氫推進(jìn)劑，用于二級）三型發(fā)動機，難度可想而知。?

　　新火箭上面級

　　長征五號定位為一種多用途系列火箭，在執(zhí)行高軌和深空探測任務(wù)時，還需要攜帶第三級、或者又可以叫做上面級，它類似太空擺渡車的效果。為長征五號配套的上面級是遠(yuǎn)征二號。?

　　在航天領(lǐng)域，一箭N星“撒土豆”并不稀奇，因為重量僅幾十克的皮衛(wèi)星也叫衛(wèi)星，但如果一次性發(fā)射多個大質(zhì)量衛(wèi)星進(jìn)入不同軌道則非常復(fù)雜，對上面級的要求極高。例如，北斗建設(shè)過程中，就數(shù)次依靠遠(yuǎn)征一號實現(xiàn)一箭雙星任務(wù)，節(jié)省發(fā)射次數(shù)。而遠(yuǎn)征二號實現(xiàn)了中國航天上面級的新一個重大突破，首次的雙發(fā)動機設(shè)計也讓它擁有了極強的機動變軌能力，比遠(yuǎn)征一號更強，能夠助力航天器進(jìn)入更遠(yuǎn)、更高、更復(fù)雜的軌道。?

　　新殼體、新結(jié)構(gòu)、新模塊化組合

　　航天領(lǐng)域有個著名但又不失真的“笑話”——“馬屁股決定了運載火箭的運力”，大意是：當(dāng)初的鐵軌設(shè)計參照了馬屁股并排時的寬度，鐵軌寬度決定了車廂設(shè)計寬度，車廂設(shè)計寬度決定了隧道設(shè)計寬度，隧道設(shè)計寬度決定了最大允許通過火箭箭體直徑，火箭尺寸自然決定了最后的火箭運力。?

　　最終的結(jié)果是，此前主力長征火箭的最大殼體直徑一般為3.35米，再寬就無法運到三大發(fā)射中心（酒泉、太原和西昌）。?

　　大國工匠：高鳳林，圖源：CCTV?

　　而為了實現(xiàn)運力提升的需求，長征五號要求做到5米直徑的箭體，第一級外還捆綁了4個3.35米的助推器，總質(zhì)量飆升到了869噸級別，遠(yuǎn)超長征三號B系列的426-459噸級別[2]，它成了名副其實的“胖五”，這意味著嶄新的殼體和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。關(guān)于它的難度，推薦讀者們觀看著名紀(jì)錄片《大國工匠》，第一集就講述了為火箭發(fā)動機和大型殼體做焊接的大國工匠高鳳林工程師的故事。?

　　此外，長征五號還實現(xiàn)了大型火箭的模塊化設(shè)計理念，火箭級數(shù)、是否攜帶上面級、助推器捆綁方案等都可以按照發(fā)射需求變化，從而衍生出一個適合多種任務(wù)的長五家族。?

　　新配套發(fā)射場、火箭運輸船、生產(chǎn)基地

　　但顯然，長征五號已經(jīng)無法繼續(xù)使用傳統(tǒng)的三大火箭發(fā)射場，需要建設(shè)新的火箭發(fā)射場，這就是位于海南的文昌火箭發(fā)射基地。實際上，它還有另外兩個重大好處：周邊都是大洋，火箭殘骸不會造成任何損失；緯度更低，能更大程度借助地球自轉(zhuǎn)的力量，減少推進(jìn)劑消耗、提升運力。?

　　遠(yuǎn)望21和22航天運輸船（圖片來源：央廣網(wǎng)和中國軍網(wǎng)）?

　　2019年年底，長征五號發(fā)射飛行試驗取得圓滿成功。當(dāng)時，為了將長征五號從海路運往文昌，我國還先后服役了兩艘遠(yuǎn)望21/22航天運輸船；為將組裝好的火箭轉(zhuǎn)場至發(fā)射架，還需要建造大型特種火箭運輸平臺；長征五號的生產(chǎn)與組裝都在天津的濱海新區(qū)完成（天津航天長征火箭制造有限公司），這里也將成為中國未來火箭生產(chǎn)體系的靈魂。?

　　這些只是長五相關(guān)的一部分，但已然可以想象每一點背后都有無數(shù)科研人員常年攻克難關(guān)，也需要國家強大的人力物力資源、科研和工程技術(shù)實力作為后盾，缺一不可。

　　揚帆起航，逐夢九天！近期，長征五號B遙二運載火箭將承擔(dān)起我國空間站核心艙的發(fā)射任務(wù)，祝中國空間站核心艙發(fā)射成功！