蛇年首發“開門紅”，還是新款火箭首飛！長征八號改發射成功，都改了什么？有什么突破？怎么能省錢，還能成為我國星座組網的重磅利器呢？

長征八號改（也稱長征八號甲）運載火箭于2月11日成功將衛星互聯網低軌02組衛星發射升空，順利進入預定軌道。該型新火箭的首飛成功，也標志著我國新一代運載火箭家族再添新丁。

該型火箭是針對未來中低軌道巨型星座組網發射需求改進研制的。由于未來將要發射的低軌星座組網衛星數量龐大、迭代升級快、發射頻次高，因此對火箭改進的主要目標是降低綜合成本并實現高頻次發射。總結起來就是“穩、快、省”！穩定、快捷、省錢。

外形與結構：細脖子也能扛風，效率更高

從外形上看，長征八號改沿用了長征八號運載火箭的芯一級和助推器，芯二級更換成新研制的3.35米直徑通用氫氧末級，并配裝了更大的5.2米直徑整流罩。這么一看就變成了“細脖子”火箭！前面那么大一個頭，穩定性會好嗎？研制團隊采用創新方式，讓火箭起飛后主動控制調整方向迎風飛，而不讓風側著吹向火箭。細脖子能扛住的同時，還能大幅增加運載能力。末級結構效率系數接近0.87，這一數值在國內處于領先水平。結構重量的減輕直接提升了火箭的運載效率，意味著在執行中低軌道衛星發射任務時，能夠發射更重的衛星或探測器進入預定軌道。

動力與效率：氫氧末級升級，更優更省

火箭想要追求更高的推力和燃油效率，可以通過降低發射過程中的能耗來節約成本。長征八號改的通用氫氧末級發動機采用了新型的“YF-75DA”氫氧發動機。這款發動機應用了膨脹循環技術。相比傳統燃氣發生器循環發動機，膨脹循環技術的核心在于利用推進劑汽化膨脹做功產生推力，從而實現更高的效率。膨脹循環技術并非全新概念，但“YF-75DA”發動機在此技術上進行了多項優化改進，例如減少閥門數量、簡化管路，從而降低系統復雜性和故障率。通過減少不必要的復雜性，提高了發動機可靠性，也為后續的多次啟動能力奠定了基礎。

增壓技術革新：減少浪費，提升安全

本次任務還首次應用了閉式增壓技術。傳統開式增壓技術會浪費推進劑，導致運載效率降低。閉式增壓技術則通過電控安全溢流閥實現貯箱壓力的主動設計，根據壓力帶自動開啟和關閉排氣閥和保險閥，從而避免推進劑浪費，提升火箭的安全性和可靠性。

成效顯著：運力躍升，成本降低

得益于上述技術創新，長征八號改成為長征家族系列火箭中運載效率最高的型號。在成本未顯著增加的前提下，其運力和效率得到提升，發射成本自然大幅下降。其推力顯著提升，使得在700公里太陽同步軌道的運載能力達到了7噸級，實現了兩噸級的運力躍升，可以覆蓋未來主流軌道任務載荷的發射需求。同時，它還具備地球同步轉移軌道、地球靜止軌道、地月轉移軌道的發射能力。

集成設計：國內首創，成功減重

創新地將衛星支架、轉接框、儀器艙的功能整合到一個多功能艙內，成功減重200公斤。這種集成式設計在火箭結構上的應用，在國內尚屬首次。它使得長八改能夠在1100公里的傾斜軌道上實現一箭多星，將一個軌道面的衛星一次發射全部送入軌道。

模塊化設計：梯度運力，按需選擇

長征八號系列采用通用化、模塊化、組合化的設計思路。目前可分出3種構型：不帶助推的構型運載能力約3噸，帶助推的基本型運力為5噸級，而新型的長八改則達到了7噸級。這樣三種構型就形成了3噸、5噸、7噸的能力梯度，能夠合理選擇相應構型執行發射任務，避免運力浪費，做到“用多少選多少”。這如同“自助餐”模式，更加合理和節約地提升了我國中低軌道衛星組網發射能力。

整流罩：更大空間，更好適配

長八改的整流罩直徑也追上了現在的長五。二級變大了，整流罩也可以更大，直徑有4.2米和5.2米兩種可選。特別是5.2米的整流罩，外形上“腦袋”更大，對衛星的適裝性更好，可以容納更大體積的衛星，搭載衛星數量也更多。作為對比，長征五號整流罩的標準直徑也是5.2米（長度更長，可達20.5米），此外長五還在研制6.4米直徑的整流罩，將用于未來的超大型載荷發射任務。

燃料選擇與通用化：著眼未來

以液氫、液氧為燃料的火箭末級具有比沖高的優點，也是目前我國掌握的比沖較高的推進劑。在我國新一代中型運載火箭型譜規劃中，中高軌運載火箭主要構型均采用氫氧末級。選擇氫氧末級這一模塊進行通用化設計，可以使后續長征系列新一代中型火箭朝著統一化方向發展，達到模塊級產品化程度，這將大幅提升生產效率，降低成本。這款新研的3.35米直徑通用氫氧末級，將在未來充分發揮其“通用”功能，作為成熟模塊供其他火箭選用。

控制系統升級：更聰明的“神經中樞”

由于新構型的箭體在結構（直徑、長度、質量）和動態特性（如模態特性）上發生了較大變化，控制系統在參數方面也需要全新設計。控制系統相當于火箭的神經中樞，指令發出后通過火箭上的電纜網傳遞給各個控制機構，從而控制火箭平穩飛行。對此，研制團隊對控制系統進行了升級，采用全新的機電靜壓伺服系統，簡化了控制系統與動力系統之間的接口，讓火箭的“大腦”更加聰明、高效。并且從安全性、可靠性角度出發，還配置了冗余備份模塊，能夠更好地支撐運載火箭平穩運行，讓長八改飛得又穩又準。

意義與展望：高密度發射序幕開啟

此次任務是長征系列運載火箭的第559次飛行，也拉開了長征八號系列火箭高密度發射的序幕。據了解，2025年該系列火箭計劃將執行10余次發射任務。蛇年首發“開門紅”，今年還將有密集的重大發射任務，天問二號小行星采樣返回探測器也將要升空！中國航天，值得期待！

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品

作者：房廣林

審核：周炳紅 中國航天科普大使 研究員

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 創作培育計劃

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