【材料一】
2019年12月27日,万众瞩目的长征五号遥三运载火箭发射升空,成功将实践20号卫星送入预定轨道。昵称为“胖五”的长征五号是我国 ① 的在役运载火箭,由两节芯级主干和四个助推器组成,其研发对我国运载火箭的转型升级具有里程碑式的意义。
我国在役火箭参数一览表
型号 | 长度(米) | 芯级直径(米) | 起飞质量(吨) | 运载能力(吨) |
长征二号系列 | 31.2-58.3 | 3.35 | 192-493 | 2-9.2 |
长征三号系列 | 44.6-57.1 | 2.25-3.35 | 205-459 | 1.6-5.5 |
长征四号系列 | 41.9-48 | 2.8-3.35 | 241-249 | 1.5-2.8 |
长征五号系列 | 53.7-57 | 5 | 850-879 | 13-25 |
长征六号系列 | 29.3-50 | 2.25-3.35 | 103-530 | 1-4 |
长征七号系列 | 53.1-60.1 | 3.0-3.35 | 573-593 | 5.5-14 |
长征十一号系列 | 20.8 | 1.6-2.65 | 57.6-115 | 0.4-2 |
【材料二】
人们看到“胖五”外观时,会发现一个特别的地方——四个助推器的“头部”都是斜锥形的。采用这种独特的设计,是为了让助推器能够更好地捆在“胖五”芯一级的下部,同时还可以解决助推器不够高的问题,减少部分空气阻力,可谓一举多得。在“胖五”之前,我国捆绑式火箭都采用“后支点传力”,即助推器带来的推力,从火箭芯一级的底部传递。但这种小推力的方法,并不适用“胖五”这种“重量级选手”。由此科研人员决定采用“前支点传力”,让助推器强大的推力,从火箭芯级的“ ② ”传递,提升“胖五”的运载能力。
“胖五”还创造性地使用“液氧煤油”“液氢液氧”低温组合作为火箭发动机推进剂,起飞时发动机燃烧瞬间产生2000多摄氏度的高温以及1000多吨的推力,可使火箭在十几分钟里攀升至相当于220多座珠穆朗玛峰的高度。
长征五号基本型结构示意图
【材料三】
中国将会在2022年前后建成天宫空间站,其总规模将达100吨。各个模块航天器的质量都不小,其中核心舱和实验舱都会在20吨左右,货运飞船也会超过10吨。没有大推力火箭,空间站的建设将会受阻。
探月工程也需要更大运载能力的火箭。中国探月工程分“绕”“落”“回”三个阶段,2019年初,嫦娥四号已经成功在月球背面软着陆,实现了“落”。接下来就是嫦娥五号的“回”,从月球上起飞,带着月壤和月岩回到地球。但和重约3.8吨的嫦娥四号相比,嫦娥五号的起飞质量超过8吨,重了一倍还多,把它送往月球,只能靠长征五号这样的大推力火箭。
中国还把目光投向了火星。火星比月球远得多,最近的距离也要达到5500万千米,这是地月距离的145倍!为摆脱地球引力,火星探测器需要加速到超过第二宇宙速度——即每秒11.2千米。中国目前的火箭中只有长征五号有这个推力。2020年,火星将会再次靠近地球,这是发射火星探测器的最佳时机。中国计划把一辆火星车送上火星。