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本文是該作者於2019.02.08創作

​2018年12月8日凌晨02:23時,嫦娥四號月球著陸器/巡視器組合從西昌衛星發射中心成功起飛,在短短的幾分鐘內完成了程式轉彎、助推器分離、一二級分離後,消失在黎明前的茫茫夜色中,奔向前往月球之路。

長征三號乙火箭發射嫦娥四號時美麗的延時攝影(圖自:呂炳巨集)

一、嫦娥四號的輝煌

嫦娥四號已經是中國嫦娥探月工程自2003年3月1日啟動以來的第6次任務,也是整個工程中繞、落、回三大步驟中“落”這一步的收官之作。作為中國航天科學探索方面的最高成就,嫦娥四號雖原本作為三號備份,卻在這次任務中挑戰人類探月60年來無人探測的最高難度:降落月球背面。

到嫦娥三號,人類已經在月球正面有過20個著陸器,然而背面為0(圖自:Wikipedia)

由於潮汐鎖定原因,人類永遠無法見到完整的月球背面,這裡也由於月球遮擋訊號成為航天探測的禁區。人類已有的20個載人/無人著陸器中,無一例外都在正面著陸,而嫦娥四號將會打破人類航天的記錄。在此之前的2018年5月21日,為之做通訊中繼服務的鵲橋號已經成功出發,目前部署在月球背後6.5萬千米附近的地月拉格朗日二點的暈輪軌道簇上,也成為人類首例。

可以用一句話來評價這兩個任務:“前無古人,引領來者”。

二、長征三號系列王牌火箭

作為整個嫦娥探月工程的絕對主力,長征三號系列運載火箭,成為嫦娥奔月、玉兔飛天的完美託舉者。

在中國早期的運載火箭發展過程中,長征一號開創先河、但也很快退役,長征二號成為整個航天大廈的中流砥柱,擁有多種改型,例如中國唯一的載人航天火箭長征2F。這種二級火箭在完成數百千米高的近地軌道任務時得心應手,但到了高至36000千米高的地球靜止/同步軌道時則心有餘而力不足。

而長征三號系列火箭則是在其基礎上升級而來的國之重器。相較長征二號的二級結構,增加了使用液氫液氧發動機的火箭第三級,這是目前成熟化學燃料火箭發動機中比衝最高的,大大提高了運載效率。在1984年首次發射成功後,便成為中國高軌衛星的絕對主力。大家耳熟能祥的北斗衛星導航系統,三代共計47顆衛星,無一不是長征三號系列發射進入太空。

從左至右:長征三號基本型、甲型、乙型和丙型火箭對比(圖改自:GW_Simulations)

現在,經過常年成熟發展,長征三號火箭形成了四種主要構型,目前現有長征三號甲、乙和丙三種主要型號服役,以及近10種改進版本。它們的大致區分如下:

基本型是在長征二號基本型上增加第三級而來,已於2000年退役;甲型相較長三基本型第三級替換為了更加先進的YF-75型液氫液氧發動機,第一級和第二級的發動機也進行全面升級;乙型捆綁四個助推器,存在多個改進版本(I、II、III、YZ、V等),它們在最大載荷、整流罩尺寸、擴充套件模式上比較靈活。例如可以攜帶遠征一號上面級的版本,能夠實現一箭雙星任務。在2018年刷屏的北斗發射一箭雙星任務,就是長三乙/遠征組合為主力。丙型捆綁兩個助推器,相當於瘦身版的乙型,二者配合能夠執行各種載荷的高軌衛星發射任務。

三、長征三號系列火箭助力嫦娥“越來越快”

長征三號甲乙丙三個主力型號和它們的改進,託舉出了中國航天高軌和深空探測的今天。以嫦娥探月工程最核心的四次任務為例,它們的情況如下表所示。

嫦娥一號漫長的奔月之旅(圖自:Hat600)

長三甲執行嫦娥一號任務時,載荷已經逼近了它的同步轉移軌道極限2.6噸,再加上中國航天彼時尚屬深空制導與控制首次任務,因而只能選取嫦娥一號在地球附近不斷變軌方式,在地球附近“兜”了四圈才前往月球。

而到了幾乎與嫦娥一號一樣的嫦娥二號發射時,強大的長三丙火箭則可以將其一次性送入地月轉移軌道,效率大大提高。但由於嫦娥二號軌道發動機的動力原因,採用多次近月制動,才能達到環月的工作軌道。

到嫦娥三號任務時,任務重量更大,而長三乙改III型當仁不讓,直送地月轉移軌道。同時由於嫦娥三號自身動力強勁,一次制動即達到了目標。

此次嫦娥四號任務,長三乙改III型寶刀未老。全程僅有一次軌道修正,隨著在12月12日嫦娥四號“一腳急剎車”成功入軌,時間比嫦娥三號減少近2個小時,體現的則是中國深空探測、制導與控制的默默進步。

嫦娥探月工程輝煌的背後,是長征三號系列火箭的巨大成功;長征三號系列榮譽的背後,是它三十四年內不斷升級的堅持;連續升級數個型號的背後,是中國火箭人努力的日日夜夜。

評價一些人是否優秀,看看他們做過什麼,就知道了。

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