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1705358706 然而,此时中国运载火箭的近地轨道载荷仍未突破2吨,属于小型火箭范畴。更大的卫星、更远的星空、载人航天的期盼、空间站的梦想,都将交给下一代火箭,成为它们光荣的使命。
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1705358708 贰 中型火箭的使命
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1705358710 中型火箭的近地轨道载荷在2~20吨,载重1.8吨的“长征二号”距此仅有一步之遥。于是工程师们在“长征二号”的基础上进行改进,将箭体加长以携带更多燃料,并对材料和发动机进行优化。
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1705358712 最终,比“长征二号”高近10米、近地轨道载荷增至4吨的“长征二号丙”(CZ-2C)和“长征二号丁”(CZ-2D)就此诞生,它们一举步入中型火箭的行列,同时也成为发射返回式卫星的主力军之一。
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1705358714 然而,返回式卫星通常在高度约数百千米的近地轨道中工作。相较之下,气象卫星轨道高度约为1000千米,导航卫星轨道高度可达约20000千米。还有一类轨道则更为遥远,其高度约为36000千米,且轨道平面与赤道平面重合,运行在这里的卫星能与地面始终保持相对静止,这便是独一无二的地球静止轨道。
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1705358716 在理想状态下,只需在地球静止轨道部署三颗卫星,便可基本覆盖全球通信。但要抵达地球静止轨道却并非易事——卫星须先以约10千米/秒的速度进入一个过渡轨道,再通过精确的变轨,在目标轨道的指定位置入轨定位。“长征二号丙”“长征二号丁”无法满足这样的发射需求,我们还需要飞得更远、更高、更精准的火箭。
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1705358718 为此,工程师们首先尝试的依旧是纵向加级。此时有两种方案摆在人们面前:其一,以“长征二号丙”为基础,在第三级使用全新的低温推进剂,用“液氢+液氧”的组合替换传统的常温推进剂;其二,在“风暴一号”的基础上,第三级依旧使用技术成熟的传统常温推进剂。
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1705358720 在第一种方案中,“液氢+液氧”能够大幅提高推进效率,是较为先进的方案。但液氢温度低于-253℃,且易燃易爆,从发动机技术到低温燃料的贮存、运输、加注技术,都要从零开始,难度巨大。相比之下,第二种方案风险更低,把握更大,但技术较为保守。
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1705358722 一面是高技术,一面是低风险,这个选择并不好做。人们各执己见,争论不休,直到中国通信卫星总工程师任新民站出来说:
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1705358724 中国要想在本世纪末(20世纪末)成为航天大国,甩掉落后的帽子,眼睛必须瞄准当代火箭发动机的高峰……航天事业本身就是个大风险,如果怕失败、怕风险,还搞什么航天!
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1705358726 此一言出,掷地有声。自此,约10年后成功扛起我国地球静止轨道卫星发射大旗的,是采取第一套方案、第三级使用“液氢+液氧”组合推进剂的“长征三号”(CZ-3) 。它的第三级推进剂贮箱防冻、防渗、防潮、绝热,发动机则能进行二次点火,令卫星再次加速进入过渡轨道。而进一步改进诞生的“长征三号甲”(CZ-3A),首次将我国卫星送入地月转移轨道,从此开启了中国航天的“嫦娥时代”。
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1705358731 “长征二号丁”运载火箭发射升空/摄影 王明艳
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1705358733 “长征二号丁”运载火箭为两级液体推进剂火箭,是在长征四号火箭第一、二级的基础上研制出的,用于发射各种执行低轨道任务的卫星。
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1705358738 “长征三号甲”运载火箭发射升空/摄影 崔建平
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1705358740 “长征三号甲”运载火箭全长52.5米,一、二子级直径为3.35米,三子级直径为3米,卫星整流罩最大直径为3.35米,起飞质量为243吨,地球同步转移轨道运载能力为2.65吨。
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1705358745 “长征二号丙”与“长征三号”结构对比
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1705358750 “长征四号乙”运载火箭/摄影 史悦
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1705358752 “长征四号乙”是在“长征四号甲”的基础上研制成功的运载能力更大的火箭,最初是发射地球同步轨道卫星的备份火箭,后来成为我国发射太阳同步轨道卫星的主力火箭。
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