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2019年12月27日夜間20時45分10秒,承載著無數國人期望的長征5號運載火箭,在海南文昌發射中心點火升空,經過2000多秒飛行後,成功將中國研製的最重地球同步軌道衛星實踐20號成功送入預定軌道。至此,闊別公眾視野兩年之久,肩負中國航天未來重任的長征5號圓滿完成任務,中國航天的2019也在此畫上完美句號,超級2020將由此揚帆起航。

長征5號運載火箭是中華人民共和國為滿足進一步航天發展需求並彌補中外差距,在2006年立項研製的一次大型低溫液體捆綁式運載火箭,也是與中國新一代運載火箭中芯級直徑為5米的火箭系列。

作為中國首型大推力無毒無汙染液體火箭,長征5號創新難點多、技術跨度大、複雜程度高。火箭採用全新5米芯級直徑艦體結構,捆綁4個3.35米直徑助推器,總長57米,起飛重量約870噸,近地軌道運載能力25噸級,地球同步轉移軌道14噸級,地月轉移軌道運載能力8噸級,是中國迄今為止起飛規模最大,運載能力最強的運載火箭。放眼世界,長征5號的運載能力達到或超過國外主流大型火箭,如歐洲的阿利亞納5,美國的德爾塔4,宇宙神5等火箭,總體和部分系統技術達到國際先進水平。

或許局外人不會理解中國人對長征5號的執念。它從一出生就註定了不平凡一生,也寄託了太多人的夢想與夙願。也有人說長征5號漲得越胖,負責任也就越大。可謂牽一髮而動全身,中國月球探月、火星探測、中國空間站等等都與它息息相關,而長征5號自研發到發射成功,也經歷了多次挫折,航天探索從來不是一片坦途。經過十多年工程研製,長征5號先後於2016年11月3日和2017年7月2日實施了兩次發射,其中第一次發射成功,並將衛星送入軌道,但引起眾多爭議,有人認為此次發射時間多次推遲,甚至發生倒計時也被重置等情況,可能是與長征5號效能並不穩定,發射成功也是純屬僥倖,而第二次發射失利後,這種質疑似乎得到了證實,以至於工程人員在後期排查問題和做相關改進時還承受來自外界的壓力和非議,甚至有人曾表示,看樣子,中國航天又進入低谷了。

而在兩年後的今天,長征5號成功完成涅盤重生。長征5號全箭採用8臺地面推力120噸的YF-100液氧煤油發動機,兩臺地面推力50噸的YF-77氫氧發動機,兩臺真空推力8.83噸的YF-75D新型膨脹迴圈氫氧發動機,共計三種型號12臺發動機作為核心動力,其中用於芯級的兩臺YF-77氫氧發動機,堪稱長征5號的技術亮點,同時也是研發難度所在。

2017年的長證5號發射失敗就是核心級發動機故障,芯一級液氧發動機一分機渦輪排氣裝置。在複雜力熱環境下,區域性結構發生異常,導致發動機推力瞬時大幅下降。為什麼會出現這種問題?我們得先了解氫氧發動機,氫氧發動機也叫液氧液氫發動機,具有目前最高的比衝效能,而且具有環保無汙染的顯著特點,但同時氫氧發動機也因為採用的液氫燃料溫度低至零下253攝氏度,工作室發動機又要承受3300度的極熱環境,這種冰火兩重天的巨大差距造成大推力氫氧發動機的研製難度加大,長征5號上次發射失利就是渦輪排氣裝置材料無法承受這種反差高溫而導致。

現在看來航天人員已經成功解決該問題,並將長征5號成功送上天,在此次發射成功後,外媒也紛紛進行了跟進報道。長征5號是世界上最強大的發射器之一,最多可將14公噸重的貨物送入對地靜止轉移軌道,這是大型通訊衛星普遍使用的目標軌道。起飛時,十臺液體燃料發動機將以近240萬磅的推力推動長征5號火箭離開發射臺。此外這次長征5號搭載的實踐20號衛星使用了新技術,引起了國外關注,國外專業人士表示基於中國航天技術研究院開發的新衛星設計,實踐20航天器將各式新技術,以支援與地面使用者的高通量資料鏈接。

鑑於兩年前試飛的實踐18,打算測試新的更高功率的離子推進器,實踐20可能攜帶類似的推進技術,看來長征5號不僅帶給了中國人巨大驚喜,就連搭載的衛星也是黑科技滿滿。

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