随着我国航天事业的持续不断的发展,空间站的建设与大质量卫星的发射需求慢慢的出现,而老一代运载火箭已不足以满足需求。为了运载这些大质量的舱段以及卫星,研制新型的大运力火箭是十分必要的。况且,老一代长征系列火箭大量使用剧毒的肼-四氧化二氮燃料,从保护自然环境以及工作环境的角度来看,研制新型的环保运载火箭也是十分必要的。
于是,在2001年,120吨推力的YF-100液氧/煤油发动机与70吨推力的YF-77液氧/液氢发动机便获得了立项。以这两款发动机作主要动力来源的长征五号,也在2006年走入了公众的视线。
两年以后,为满足小卫星的发射需求,长征六号也在2008年上马,它的芯一级使用单台YF-100发动机,二级使用单台18吨推力的YF-115液氧/煤油发动机。
长征五号最大的LEO(低地球轨道运载能力)有25吨,最小的LEO也有10吨,而长征六号的SSO(太阳同步轨道运载能力)为0.5吨,LEO大约为1吨。
为了填补长征五号和长征六号中间的空白,也为了给未来的货运飞船提供运载工具,2010年,长征七号便被提出。实际上,长征七号几乎就是长征二号的翻版——3.35米直径芯级配合2.25米直径助推级,继承了长征二号的构型,但同时又结合了新式火箭发动机,实在是创新之举。
长征七号芯一级采用双联YF-100液氧煤油发动机,四个助推级采取单发YF-100液氧煤油发动机,第二级采取四台YF-115发动机。而去年长征六号的成功试射,已经宣告了这两款发动机是非常成功的产品。所以这次长征七号的成功发射,可以说,是得到了充分保证的。
长征七号在未来一段时间的主要用途,是运载“天舟”系列货运飞船,给在空间站的宇航员送给养。同时,去年的“远征一号”上面级的成功运作,今年的“远征二号”上面级以及未来可能的新的低温上面级的面世,则还可以给长征七号赋予更多的功能——它将帮助卫星走向地球同步轨道(GTO),从而让长征七号有足够的能力替代现有的一些运载火箭。
1.众所周知,纬度越低,地球自转的线速度越快,而这就可以让火箭携带更多的载荷。而文昌卫星发射中心的纬度只有19°,也算是非常有利的位置了。
2.由于长征五号的芯一级直径达到了5米,这在某种程度上预示着它无法经由陆路运输——因为过不了隧道;空路也不行——飞机没办法运输这么大直径的东西。于是,海运成为了唯一可行的办法。而从天津出厂的火箭箭体可以很方便的通过水路抵达文昌。
3.火箭的发射方向也基本都是向东以及向南的。这在某种程度上预示着助推级与一级火箭燃烧完毕的残骸,将落在东面与南面。而文昌的东面与南面都靠海,这就从另一方面代表着火箭的残骸将直接落在海面,从根本上规避了残骸砸到人的风险。
国外的很多航天中心也参考了这一些要素。美国的肯尼迪航天中心,东面就是大西洋,纬度约28°;欧空局的库鲁航天中心,也在海边,而且其纬度更是只有4°,接近于赤道,真是让人嫉妒啊……
在去年长征七号合练照片发布的时候,很多人都注意到了发射架的转变——以往庞大的发射塔,被简练的发射架代替了。在去年的长征六号的发射,也采取了这样的技术,甚至做的更进一步——直接用发射车转运。
在以往的发射准备过程中,我们的火箭从组装中心到发射塔,需要垂直转运一段路,基本上没有任何的支撑。由于火箭很高,因此其重心也很高,在风太大的时候,转运工作就相当的危险了。这对于火箭的发射准备非常不利的。
以往的发射塔兼职了火箭组装间,所以做成这么大。但随着火箭发射频率的增加,发射准备时间也逐渐缩短,垂直转运就能满足这一要求。而随技术的进步,现在的发射塔已经只有固定与燃料加注的职能,这样就能做的很轻,让连箭带架的转运成为了可能,由此减少了对转运环境条件的要求。当然由于发射塔实在是不能轻易废弃,而且组装厂房到发射塔的转运轨道是固定的,于是另外三个发射中心的火箭就享受不到这种待遇了。
打一枚火箭也是一件比较烧钱的事情,不借这个机会带一点载荷简直对不起它。去年长六的发射,一下子携带了20颗卫星,全部入轨并且测控成功。而长征七号也不例外,它带了一个重量级乘客——新型载人飞船的小尺寸模型。
我国现在使用的神舟载人飞船,已经让大家所熟知了。它借鉴了前苏联“联盟号”飞船轨道舱、返回舱以及推进舱的结构,于是也设计了三个舱室。
而新的载人飞船,去掉了轨道舱,仅由指令舱与推进舱构成,与美国的一些飞船更为接近。
从飞船的发展来看,轨道舱是一个多功能舱,实质上是没有空间站的情况下的权宜之计。航天员在轨道舱内,能够直接进行活动,也同样能进行一些实验。而且中国的神舟系列轨道舱还能在轨运营一段时间,提供更丰富的数据。特别的,在神舟七号上,轨道舱还被魔改成了气闸舱,成为了航天器/太空环境的过渡舱室。
但随着空间站计划的提出,“天宫”系列轨道飞行器的成功运作,航天员已经能够有更加宽裕的工作与活动环境,轨道舱已经逐渐失去了它的意义。而当我们去掉了轨道舱后,返回舱与推进舱能做的更大,从而能够携带更多的乘员以及更多的燃料。为今后更进一步的载人航天工作(甚至是载人登月)打下坚实的基础。
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