3月12日凌晨，在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)，長(zhǎng)征七號(hào)A運(yùn)載火箭成功發(fā)射！中國(guó)新一代運(yùn)載火箭家族再添新兵。
長(zhǎng)征火箭是中國(guó)人的驕傲，堪稱“國(guó)民級(jí)IP”。但隨著長(zhǎng)征火箭型號(hào)越來越多，發(fā)射任務(wù)越來越密集，人們難免犯迷糊：長(zhǎng)征七號(hào)和長(zhǎng)征七號(hào)A是一回事嗎？長(zhǎng)征一二三四五六七八號(hào)，有啥不同？已經(jīng)有這么多火箭了，為啥還要研發(fā)新火箭？……
長(zhǎng)征七號(hào)A運(yùn)載火箭在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射。圖源：新華網(wǎng)
一
萬變不離其宗，咱先說說火箭。
不妨把火箭看作“太空運(yùn)輸車”——把特定重量的東西運(yùn)到特定位置，專業(yè)術(shù)語叫“把載荷發(fā)送至預(yù)定軌道”。不同載荷重量、不同軌道距離，需要不同型號(hào)的運(yùn)載火箭。
長(zhǎng)征火箭家族就相當(dāng)于一個(gè)“車隊(duì)”，大致分工如下：
長(zhǎng)征一號(hào)系列：錢學(xué)森主持設(shè)計(jì)的中國(guó)第一枚火箭，長(zhǎng)征火箭家族的奠基者，1970年將中國(guó)第一枚衛(wèi)星送入太空，這是中國(guó)航天的起點(diǎn)。但“長(zhǎng)一”只能發(fā)近地軌道，且載荷僅0.3噸。同期美國(guó)的土星五號(hào)已經(jīng)能把登月飛船阿波羅號(hào)送上天了。土星五號(hào)的運(yùn)載能力是月球軌道45噸、近地軌道118噸。
118:0.3，請(qǐng)記住這個(gè)對(duì)比。
長(zhǎng)征二號(hào)系列：主要覆蓋低軌空間(高度300-2000千米)，是中國(guó)火箭家族絕對(duì)主力，中國(guó)所有的載人航天項(xiàng)目都集中在距地300-500千米的低軌空間。所以，“長(zhǎng)二”是中國(guó)載人航天的主要發(fā)射工具。
長(zhǎng)征三號(hào)系列：主要執(zhí)行中軌（2000-20000千米）和高軌（20000千米以上）發(fā)射任務(wù)。軌道任務(wù)取決于衛(wèi)星功能。大部分對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星在低軌空間；北斗等大部分導(dǎo)航衛(wèi)星在中軌空間；大部分通訊衛(wèi)星在高軌空間，赤道上空36000千米的“地球靜止軌道”更是位置稀缺的戰(zhàn)略資源。“長(zhǎng)三”就是高軌任務(wù)專用火箭。
長(zhǎng)征四號(hào)系列：主要負(fù)責(zé)極地軌道和太陽同步軌道發(fā)射。這兩條軌道距地700千米左右，都屬于低軌空間，但又高于載人航天軌道，是各類觀測(cè)衛(wèi)星最常用的發(fā)射軌道，具有極高的科研和軍事價(jià)值。“長(zhǎng)四”就是為之量身打造的高性價(jià)比火箭。
過去幾十年，中國(guó)航天就是靠長(zhǎng)征二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)3個(gè)系列撐起來的。“長(zhǎng)二”主攻低軌+載人航天，“長(zhǎng)三”包攬高軌+深空探測(cè)，“長(zhǎng)四”專注太陽同步軌道。這三兄弟組成了中國(guó)老一代長(zhǎng)征火箭陣容，在過去半個(gè)世紀(jì)里以極高可靠性完成了超300次發(fā)射，是中國(guó)航天的功臣。
長(zhǎng)征家族系列運(yùn)載火箭（圖源：新華社）
二
但老將仍有不足，問題之一是燃料的環(huán)保性問題。
老一代長(zhǎng)征火箭，大多使用四氧化二氮和偏二甲肼作為推進(jìn)劑。優(yōu)點(diǎn)是混合即燃、可常溫貯存、技術(shù)要求低；缺點(diǎn)是毒性大、費(fèi)用高、推進(jìn)效率低。一枚火箭，數(shù)百噸燃料，一旦未充分燃燒，將泄露大量污染物。所以，火箭發(fā)射后，發(fā)射場(chǎng)和落區(qū)都將面臨污染風(fēng)險(xiǎn)。
從2015年長(zhǎng)征六號(hào)首飛開始，新一代長(zhǎng)征火箭一律采用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進(jìn)劑，大大提升了火箭發(fā)射的環(huán)保性。
第二個(gè)問題是運(yùn)載能力。
老一代長(zhǎng)征火箭基本都是中型火箭，如果想往太空走得更遠(yuǎn)、運(yùn)得更多，研發(fā)大型火箭勢(shì)在必行。
大型火箭就是長(zhǎng)征五號(hào)，被網(wǎng)友們戲稱為“胖五”。有了“胖五”，中國(guó)就有了近地軌道25噸、地球同步軌道14噸、地月軌道8.2噸、地火軌道5噸的運(yùn)載能力，“太空搬家能力”跨上新臺(tái)階。
“長(zhǎng)五”雖然大幅拉高了運(yùn)載能力上限，且能覆蓋所有發(fā)射軌道，但也出現(xiàn)運(yùn)力“斷檔”問題。原本負(fù)責(zé)高軌任務(wù)（地球同步軌道）的長(zhǎng)征三號(hào)甲火箭最大運(yùn)力為5.5噸，再大就得用“長(zhǎng)五”運(yùn)送，但這非常不經(jīng)濟(jì)。受限于此，中國(guó)高軌衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量曾長(zhǎng)期被限制在5.5噸以內(nèi)。
