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我国长征七号甲运载火箭发射成功 一文读懂幕后故事

2021-03-12 来源:腾讯科技

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  据央视新闻消息,2021年3月12日1点51分左右,我国长征七号甲遥二运载火箭在海南文昌发射中心发射升空,并将试验九号卫星成功送入预定轨道。此次任务是长征系列运载火箭的第362次飞行。

 

  据悉,本次发射的试验九号卫星主要用于空间环境监测等新技术在轨验证试验。

 

  长征七号甲火箭高60多米,起飞质量达570多吨,基本上是在长征七号火箭的基础上增加了第三级而成。火箭第一级、第二级和四枚助推器都是采用无毒污染的液氧/煤油作为推进剂,第三级则采用更加高效的液氧/液氢作为推进剂。液氧的沸点是零下183摄氏度,而液氢的沸点更是惊人的零下253摄氏度,因此,有人把这款火箭形容为“冰箭“。

 

  长征七号甲火箭主要用于地球同步转移轨道(GTO)和地球静止轨道 (GEO) 卫星,且运载能力不低于7吨,在未来我国高轨发射中扮演重要角色。

 

  2020年3月16日,长征七号甲运载火箭首次在文昌发射,但火箭飞行出现异常,发射任务失利。

 

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图注:这是2020年3月16日,长征七号甲运载火箭首次在文昌发射的情形。

 

  中流砥柱:长征七号系列运载火箭

 

  开头我们提到,长征七号甲火箭基本上是在长征七号火箭的基础上增加了第三级而成。那么,我们再来简单聊一聊长征七号运载火箭。

 

  长征七号运载火箭已经分别于 2016 年 6 月和 2017 年 4 月进行了两次发射,分别成功把新一代载人飞船全尺寸模型和天舟一号货运飞船送入预定轨道。

 

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图注:2016年06月22日,长征七号运载火箭矗立在发射台上。

 

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图注:2017年3月2日,长征七号遥二火箭从天津港启程。

 

  预计,在未来长征七号将承担我国70%的发射任务,在空间站的建设和为空间站运输货物方面起关键作用,甚至最终取代目前发射载人飞船的长征二号F火箭。

 

  冰火两重天,采用低温无毒推进剂的“冰箭”

 

  大家是否有注意到,在我国用长征三号乙火箭发射嫦娥三号和嫦娥四号探测器的时候,在画面上能够看到棕红色的烟雾升起来?这是因为长征三号乙运载火箭采用的是四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂,其中四氧化二氮为氧化剂,偏二甲肼为还原剂。棕红色烟雾是由于四氧化二氮泄露出来后,变成二氧化氮的结果。

 

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图注:长征三号乙发射嫦娥四号运载火箭起飞瞬间。

 

  采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂的优点是能够在常温储存,对技术要求低;缺点是有一定的毒性,费用高,且火箭的“比冲”相对较低。所谓的比冲,可以定性理解为,消耗单位质量的推进剂能够给火箭带来多少新增动量,这其实与火箭的喷气速度成正比。

 

  长征七号甲则采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂。开头我们也提到,火箭第一级、第二级和四枚助推器都是采用无毒污染的液氧/煤油作为推进剂,第三级则采用更加高效的液氧/液氢作为推进剂。

 

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图注:NASA工程师在向容器中倾倒液氢。

 

  我们知道,液氧的沸点是零下183摄氏度,而液氢的沸点更是惊人的零下253摄氏度,仅高于绝对零度20度(绝对温度为零下273摄氏度),是名副其实的“冰箭”。

 

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图注:淡蓝色的液氧。

 

  处于低温状态的液氢和液氧像是难以驯服的怪兽,大型低温火箭的研发难度是非常高的。当然,氢氧火箭的优点也是非常明显的,那就是比冲非常高,能够用更少的火箭燃料把更多的载荷送入太空,无论燃料本身,还是燃烧生成的水蒸气,都是完全绿色无污染的。

 

  海南文昌发射中心的地理优势是什么?

 

  我们知道,发射嫦娥五号和天问一号的长征五号运载火箭也是在文昌发射中心发射,为什么选择这里作为新一代火箭的发射基地呢?

 

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  海南文昌发射中心位于海南省文昌市龙楼镇境内,是我国首个滨海发射中心,也是世界上为数不多的低纬度发射场之一。 该发射中心可以发射长征五号系列火箭和长征七号运载火箭,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。

 

  文昌航天发射中心作为低纬度滨海发射场,能够借助接近赤道的较大线速度,使火箭燃料消耗减少,据悉,同型号火箭运载能力可提升10%。除此之外,该发射中心还有利于通过海运解决大型火箭的运输难题并提高残骸坠落的安全性。

 

  腾讯科技 乔辉