揭秘首飛前的長徵七號

　　作為我國最新研制的新一代中型運載火箭，長徵七號的首飛備受矚目。今天，記者來到海南文昌航太發射場實地探訪長徵七號，並採訪相關專家，揭秘首飛前的大火箭。

　　近地軌道運載能力最大

　　長徵七號作為我國目前近地軌道運載能力最大的火箭，它的近地軌道運載能力達到13.5噸，是以往火箭的1.5倍。航太科技集團運載火箭研究院長徵七號火箭副總指揮張濤説，長徵七號運載火箭將大大提升中國航太的綜合實力，加速創建航太強國的步伐。

　　張濤介紹，長徵七號運載火箭是我國目前發射佔位最短的火箭，為了適應海南多颱風的特點，也為了未來的高密度發射準備，長徵七號需要具備在發射區快速發射的能力，與以往垂直轉運只運輸火箭不同，長徵七號採用了更大、更快的新型活動發射平臺，火箭和設備同時垂直轉運，到達發射工位後不再需要測試，簡單準備後就能夠發射。

　　此外，長徵七號是我國首次在海洋環境發射的火箭，海南發射場與內陸發射場最大的不同是濕熱多雨、颱風頻繁的海洋氣候，而火箭上的許多精密儀器對外界環境是非常敏感的。

　　因此長徵七號的研發中有一個專門的攻關項目就是海南自然環境的適應技術，科研人員開展了許多試驗並最終通過了嚴格的考核驗證，所以現在長徵七號具備在海南復雜氣象、氣候環境下全天候的發射能力。

　　500余噸重 超九成是燃料

　　火箭往往都是“鋼筋鐵骨”的大個子，體重達幾百噸，不過這麼個大傢夥，其體重的90%甚至更多都奉獻給了燃料。以長徵七號為例，其總體重為500余噸，箭體外殼、電纜、儀器等重量加在一起只有50余噸，其余都是液氧煤油推進劑的重量。

　　按照航太科技集團運載火箭技術研究院專家的説法，火箭是衛星等載荷通往太空的“專車”，對這輛“專車”來説，車本身的自重越小越好，能提供動力的燃料越多越好。這樣就可以把盡可能多的“運量”留給“乘客”。

　　留出來的“運量”對衛星等載荷來説意義重大。到太空一次不容易，它們可以增加一些功能件、多攜帶一些試驗産品及燃料等，在太空做更多的事情。

　　航太科技集團運載火箭技術研究院總體部設計人員徐利傑説：“燃料在火箭整個體重中比重越大，火箭的結構效率越高，説明設計越合理。”他説，在設計中，他們把火箭的外殼、電纜、儀器等重量稱為“死重”，要把這些部件盡可能設計得簡潔、功能強大，以減輕重量。

　　給火箭加注燃料就像我們給車加油一樣，會盡可能“加滿”。太空那麼大，讓火箭“吃飽”了再出發。

　　加注完燃料的火箭“腳重頭輕”，芯一級加上助推器要比芯二級重3倍多。以長徵七號火箭為例，加注後，芯一級和助推器共重470余噸，芯二級重100余噸。高度越低，地球引力越大。點火飛行後，助推器、芯一級、芯二級的燃料依次完成使命，從“星箭組合體”上脫落。

　　助推器和芯一級的燃料，能將衛星等載荷送到近90公里的高空。這時候，火箭的體重只有100余噸，只剩原體重的不到1/5。芯二級用芯一級1/5重量的燃料，可以將衛星等載荷再送高110公里，這時候火箭完成使命，功成身退。越到高空，“星箭組合體”重量越輕，火箭飛起來越省勁兒。

　　其實，每次火箭發射，完成使命脫落的燃料箱中，都有燃料剩余，並不是火箭不需要它們了，而是為了火箭的安全，必須拋棄它們，這部分燃料有800余公斤。

　　在火箭飛行過程中，燃料經過出流裝置供給到發動機入口，隨著燃料消耗，增壓氣體會源源不斷地輸送進燃料箱，保持燃料箱結構及發動機入口推進劑的壓力。

　　但當燃料液面降到箱底附近時，如果出現漩渦、塌陷等，會造成氣體進入發動機入口，這樣極易發生發動機故障甚至爆炸。為了防止這種現象，只有在燃料還沒有用完時，提前關機、脫離。

　　在設計人員的認知裏，這部分燃料的重量也是“死重”，怎麼讓燃料擺脫“死重”的命運呢？2013年，運載火箭技術研究院總體部研制出一種高效防止漩渦、塌陷的出流裝置，可以減少一半的燃料浪費，佔燃料總量的千分之八，大大提高了有效載荷量，盡量讓火箭不浪費一分力氣。

　　一枚冷酷的“冰箭”

　　記者在海南文昌採訪期間獲悉，長徵七號運載火箭使用的推進劑液態氧的溫度極低，因此被航太人稱之為“冰箭”。

　　有多“冰”？長徵七號加注的推進劑是液氧、煤油，是低溫燃料，其中液氧的溫度達零下183攝氏度。

　　低溫燃料加注後，試驗現場的發射塔就像“大冷庫”，貯箱隔板外全是厚厚的霜，航太科技集團運載火箭技術研究院設計師朱平平告訴記者，試驗隊員每次去檢查，都凍得瑟瑟發抖，頭髮和眉毛上都會結一層厚厚的霜。

　　為防止推進劑貯箱外表面溫度過低導致的結冰，以及極低溫度對儀器、電纜等的影響，低溫貯箱外表面需要制備一層1～2釐米厚的密度極低的隔熱結構，就像給火箭披上了一件由該院研制的“防寒服”。

　　該院科研人員稱，有了這件“防寒服”，盡管推進劑溫度如此之低（液態氧低至零下183攝氏度），但是火箭外表面溫度依然可以保持在0℃以上。

　　有自己的專屬“臍帶塔”

　　胎兒在母體裏的10個月，臍帶起到了至關重要的作用，為胎兒汲取養料、排除廢料。在長徵七號火箭到達發射場之後，也有著這樣重要的“臍帶”，與母體內的臍帶有著異曲同工之妙，它就是火箭的加注管道、供氣管道、空調管道以及電纜等等，它們向火箭源源不斷地輸送燃料、供氣以及調節體溫。

　　據了解，現役火箭的管道、電纜都在發射塔架上，這些“臍帶”要一直工作到火箭起飛前，進行發射前的最後補加，然後由地面遙控使加注管道自動脫落。此外，控制係統的一些電纜，動力裝置係統的一些檢測、吹除、增壓管線，以及一些箭內環境空調管線都要在火箭發射前完成所有工作，直到起飛前才從箭上脫落。

　　不過，根據航太科技集團運載火箭技術研究院專家的介紹，如果連接器不能按時、可靠脫落，就要貽誤發射，甚至影響發射成敗。如今，長徵七號運載火箭有了專門的承載火箭加注管道、供氣管道的裝置——臍帶塔。

　　長徵七號地面設備副主任設計師吳夢強告訴記者，長徵七號將首次在非內陸發射場執行發射任務，而我國颱風預測能力僅能提前1周，以往火箭所有管路連接以及測試驗證都是在發射陣地進行，大概需要20天，如今天氣的不確定性，火箭不能在發射陣地如此長時間工作，為此，設計人員專門設計了臍帶塔，在技術陣地完成相關技術的驗證和試驗後，火箭轉場過程中可以保證所有連接狀態不變，到發射陣地後直接進行加注發射，縮短在火箭發射陣地的測試時間。

　　如今，長徵七號臍帶塔已經在海南發射場展露真容，坐落在活動發射平臺上。

　　吳夢強説，長徵七號臍帶塔的兩側裝有6根擺桿，內部鋪設有加注、供氣、空調管路和箭上眾多控制電纜，以及配氣臺和中頻電源房間，因此它的結構及組成是最復雜的，這也意味著我國運載火箭的研制技術又邁出了一大步。（邱晨輝）