隨著我國航天事業(yè)的不斷發(fā)展,空間站的建設(shè)與大質(zhì)量衛(wèi)星的發(fā)射需求開始出現(xiàn),而老一代運(yùn)載火箭已無法滿足需求。為了運(yùn)載這些大質(zhì)量的艙段以及衛(wèi)星,研制新型的大運(yùn)力火箭是十分必要的。況且,老一代長(zhǎng)征系列火箭大量使用劇毒的肼-四氧化二氮燃料,從保護(hù)自然環(huán)境以及工作環(huán)境的角度來看,研制新型的環(huán)保運(yùn)載火箭也是十分必要的。
【1】可以看到滾滾的四氧化二氮的紅煙,不僅劇毒,而且是臭氧層破壞物。
為了滿足新運(yùn)載火箭的動(dòng)力需求,新型的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是必不可少的。
于是,在2001年,120噸推力的YF-100液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)與70噸推力的YF-77液氧/液氫發(fā)動(dòng)機(jī)便獲得了立項(xiàng)。以這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)作主要?jiǎng)恿碓吹拈L(zhǎng)征五號(hào),也在2006年走入了公眾的視線。
兩年以后,為了滿足小衛(wèi)星的發(fā)射需求,長(zhǎng)征六號(hào)也在2008年上馬,它的芯一級(jí)使用單臺(tái)YF-100發(fā)動(dòng)機(jī),二級(jí)使用單臺(tái)18噸推力的YF-115液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。
【2】裝備了YF-100發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)征六號(hào)從起飛效果看就很不一樣了。
長(zhǎng)征五號(hào)最大的LEO(低地球軌道運(yùn)載能力)有25噸,最小的LEO也有10噸,而長(zhǎng)征六號(hào)的SSO(太陽同步軌道運(yùn)載能力)為0.5噸,LEO大約為1噸。
為了填補(bǔ)長(zhǎng)征五號(hào)和長(zhǎng)征六號(hào)中間的空白,也為了給未來的貨運(yùn)飛船提供運(yùn)載工具,2010年,長(zhǎng)征七號(hào)便被提出。實(shí)際上,長(zhǎng)征七號(hào)幾乎就是長(zhǎng)征二號(hào)的翻版——3.35米直徑芯級(jí)配合2.25米直徑助推級(jí),繼承了長(zhǎng)征二號(hào)的構(gòu)型,但同時(shí)又結(jié)合了新式火箭發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)在是創(chuàng)新之舉。
【3】?jī)擅痘鸺陌l(fā)射合練,長(zhǎng)征七號(hào)顯然要瘦的多。
長(zhǎng)征七號(hào)芯一級(jí)采用雙聯(lián)YF-100液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī),四個(gè)助推級(jí)采取單發(fā)YF-100液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī),第二級(jí)采取四臺(tái)YF-115發(fā)動(dòng)機(jī)。而去年長(zhǎng)征六號(hào)的成功試射,已經(jīng)宣告了這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)是非常成功的產(chǎn)品。所以這次長(zhǎng)征七號(hào)的成功發(fā)射,可以說,是得到了充分保證的。
【4】長(zhǎng)征七號(hào)的組裝車間,我們可以輕易辨認(rèn)出每一段箭體的對(duì)應(yīng)位置。
長(zhǎng)征七號(hào)主要干嗎?運(yùn)飛船!
長(zhǎng)征七號(hào)在未來一段時(shí)間的主要用途,是運(yùn)載“天舟”系列貨運(yùn)飛船,給在空間站的宇航員送給養(yǎng)。同時(shí),去年的“遠(yuǎn)征一號(hào)”上面級(jí)的成功運(yùn)作,今年的“遠(yuǎn)征二號(hào)”上面級(jí)以及未來可能的新的低溫上面級(jí)的面世,則還可以給長(zhǎng)征七號(hào)賦予更多的功能——它將幫助衛(wèi)星走向地球同步軌道(GTO),從而讓長(zhǎng)征七號(hào)有足夠的能力替代現(xiàn)有的一些運(yùn)載火箭。
【5.1】“天舟”貨運(yùn)飛船的效果圖以及其實(shí)際的貨艙段
【5.1】“天舟”貨運(yùn)飛船的效果圖以及其實(shí)際的貨艙段
除了文昌雞,文昌還有衛(wèi)星發(fā)射中心
而這次長(zhǎng)征七號(hào)的成功發(fā)射,也宣布著文昌衛(wèi)星發(fā)射中心的正式啟用。
為什么新的發(fā)射中心要設(shè)在文昌呢?當(dāng)然是因?yàn)槲牟泻芏鄡?yōu)點(diǎn):
1.眾所周知,緯度越低,地球自轉(zhuǎn)的線速度越快,而這就可以讓火箭攜帶更多的載荷。而文昌衛(wèi)星發(fā)射中心的緯度只有19°,也算是非常有利的位置了。
【6.1】文昌衛(wèi)星發(fā)射中心的位置
2.由于長(zhǎng)征五號(hào)的芯一級(jí)直徑達(dá)到了5米,這意味著它無法經(jīng)由陸路運(yùn)輸——因?yàn)檫^不了隧道;空路也不行——飛機(jī)沒辦法運(yùn)輸這么大直徑的東西。于是,海運(yùn)成為了唯一可行的辦法。而從天津出廠的火箭箭體可以很方便的通過水路抵達(dá)文昌。
【6.2】長(zhǎng)征七號(hào)在天津港打包裝箱,目的地:文昌
3.火箭的發(fā)射方向也基本都是向東以及向南的。這意味著助推級(jí)與一級(jí)火箭燃燒完畢的殘骸,將落在東面與南面。而文昌的東面與南面都靠海,這就意味著火箭的殘骸將直接落在海面,從根本上規(guī)避了殘骸砸到人的風(fēng)險(xiǎn)。
【6.3】文昌衛(wèi)星發(fā)射中心
國外的很多航天中心也參考了這些要素。美國的肯尼迪航天中心,東面就是大西洋,緯度約28°;歐空局的庫魯航天中心,也在海邊,而且其緯度更是只有4°,接近于赤道,真是讓人嫉妒啊……
【7.1】位于卡拉維納爾角的肯尼迪航天中心,右邊就是大西洋
【7.2】歐空局的庫魯航天中心,上面的加勒比海清晰可見
在去年長(zhǎng)征七號(hào)合練照片發(fā)布的時(shí)候,很多人都注意到了發(fā)射架的轉(zhuǎn)變——以往龐大的發(fā)射塔,被簡(jiǎn)練的發(fā)射架代替了。在去年的長(zhǎng)征六號(hào)的發(fā)射,也采取了這樣的技術(shù),甚至做的更進(jìn)一步——直接用發(fā)射車轉(zhuǎn)運(yùn)。
【8】轉(zhuǎn)運(yùn)車的輪子呢Σ( °△°|||)︴原來是太小了啊╮(╯▽╰)╭
在以往的發(fā)射準(zhǔn)備過程中,我們的火箭從組裝中心到發(fā)射塔,需要垂直轉(zhuǎn)運(yùn)一段路,幾乎沒有任何的支撐。由于火箭很高,因此其重心也很高,在風(fēng)太大的時(shí)候,轉(zhuǎn)運(yùn)工作就相當(dāng)?shù)奈kU(xiǎn)了。這對(duì)于火箭的發(fā)射準(zhǔn)備也是比較不利的。
【9】這么大個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn),沒有任何輔助……慌了嗎?
以往的發(fā)射塔兼職了火箭組裝間,所以做成這么大。但隨著火箭發(fā)射頻率的增加,發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間也逐漸縮短,垂直轉(zhuǎn)運(yùn)就能滿足這一要求。而隨著技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)在的發(fā)射塔已經(jīng)只有固定與燃料加注的職能,這樣就能做的很輕,讓連箭帶架的轉(zhuǎn)運(yùn)成為了可能,從而減少了對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境條件的要求。當(dāng)然由于發(fā)射塔實(shí)在是不能輕易廢棄,而且組裝廠房到發(fā)射塔的轉(zhuǎn)運(yùn)軌道是固定的,于是另外三個(gè)發(fā)射中心的火箭就享受不到這種待遇了。
【10】你可以想到整個(gè)臍帶塔從組裝間里頭出來的樣子了嗎?
打一枚火箭也是一件比較燒錢的事情,不借這個(gè)機(jī)會(huì)帶一點(diǎn)載荷簡(jiǎn)直對(duì)不起它。去年長(zhǎng)六的發(fā)射,一下子攜帶了20顆衛(wèi)星,全部入軌并且測(cè)控成功。而長(zhǎng)征七號(hào)也不例外,它帶了一個(gè)重量級(jí)乘客——新型載人飛船的小尺寸模型。
【11】新式載人飛船的設(shè)計(jì)圖,看到有什么不同了嗎?
我國現(xiàn)在使用的神舟載人飛船,已經(jīng)讓大家所熟知了。它借鑒了前蘇聯(lián)“聯(lián)盟號(hào)”飛船軌道艙、返回艙以及推進(jìn)艙的結(jié)構(gòu),于是也設(shè)計(jì)了三個(gè)艙室。
【12】這是兄弟般的飛船
而新的載人飛船,去掉了軌道艙,僅由指令艙與推進(jìn)艙構(gòu)成,與美國的一些飛船更為接近。
【13】新的載人飛船更接近美國的飛船,一股西方的氣息……
那么為什么要去掉軌道艙呢?
從飛船的發(fā)展來看,軌道艙是一個(gè)多功能艙,實(shí)質(zhì)上是沒有空間站的情況下的權(quán)宜之計(jì)。航天員在軌道艙內(nèi),可以進(jìn)行活動(dòng),也同樣能進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)。而且中國的神舟系列軌道艙還能在軌運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間,提供更豐富的數(shù)據(jù)。特別的,在神舟七號(hào)上,軌道艙還被魔改成了氣閘艙,成為了航天器/太空環(huán)境的過渡艙室。
但隨著空間站計(jì)劃的提出,“天宮”系列軌道飛行器的成功運(yùn)作,航天員已經(jīng)能夠有更加寬裕的工作與活動(dòng)環(huán)境,軌道艙已經(jīng)逐漸失去了它的意義。而當(dāng)我們?nèi)サ袅塑壍琅摵螅祷嘏撆c推進(jìn)艙能做的更大,從而可以攜帶更多的乘員以及更多的燃料。為今后更進(jìn)一步的載人航天工作(甚至是載人登月)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
寫在文章外的話:兩款不同尺寸的推進(jìn)艙,看來真的是要為載人登月做準(zhǔn)備了。
長(zhǎng)征七號(hào),走你!
圖文簡(jiǎn)介
隨著長(zhǎng)征七號(hào)進(jìn)入文昌發(fā)射中心,我國載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段4次飛行……
- 來源: 移動(dòng)端科普融合創(chuàng)作
- 上傳時(shí)間:2016-06-25