7月23日，伴隨著震耳欲聾的轟鳴聲，托舉著“天問一號”火星探測器的長征五號遙四火箭直刺蒼穹。

經(jīng)過約2180秒的飛行后，“天問一號”進入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

該火箭由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院（以下簡稱火箭院）抓總研制。這是長征五號系列運載火箭的第五次發(fā)射任務(wù)，也是首次執(zhí)行應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)。

本文圖片：國家航天局新聞宣傳中心張高翔；中國運載火箭技術(shù)研究院

速度最快的“胖五”

提起長征五號運載火箭，大家并不陌生。從2016年首飛到今年火星探測任務(wù)，長征五號一直是大眾關(guān)注的焦點。

長征五號火箭全長近57米，起飛重量約870噸，起飛推力超過1000噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運載能力可達14噸，是目前我國運載能力最大的火箭。因為體型比其他長征火箭更加寬大，長征五號運載火箭也被親切地稱呼為“胖五”火箭。

長征五號火箭副總設(shè)計師婁路亮介紹說，此次“天問一號”是長征五號第一次執(zhí)行地外行星軌道探測器的發(fā)射任務(wù)，也是長征五號火箭第一次執(zhí)行正式的工程應(yīng)用發(fā)射任務(wù)，直接將火星探測器送入地火轉(zhuǎn)移軌道。

此次長征五號遙四火箭發(fā)射火星探測器，有很多“亮點”值得關(guān)注。

亮點一：飛出我國運載火箭最快速度。當航天器的速度達到每秒11.2千米的第二宇宙速度時，就可以完全擺脫地球引力，去往太陽系內(nèi)的其他行星或者小行星，。第二宇宙速度也被稱為“逃逸速度”，“天問一號”要前往火星，飛行速度必須達到這個速度。根據(jù)發(fā)射任務(wù)要求，長征五號遙四火箭將把“天問一號”火星探測器加速到超過11.2千米/秒的速度，之后完成分離，探測器進入地火轉(zhuǎn)移軌道，開啟奔向火星的旅程。“此次發(fā)射火星探測器，是長征五號火箭第一次達到并超過第二宇宙速度，飛出了我國運載火箭的最快速度”，長征五號火箭總設(shè)計師李東介紹說。

亮點二：首次應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)。此前，長征五號遙三火箭和長征五號B遙一火箭連續(xù)發(fā)射成功，標志著長征五號火箭關(guān)鍵技術(shù)瓶頸已經(jīng)完全攻克，火箭各系統(tǒng)的正確性、協(xié)調(diào)性得到了充分驗證，火箭可靠性水平進一步提升。“此次執(zhí)行應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)，意味著長征五號火箭正式開始‘服役’”，長征五號火箭總指揮王玨表示。

亮點三：長征五號系列火箭80天內(nèi)的第二次發(fā)射。今年5月5日，長征五號B火箭成功首飛，實現(xiàn)了我國空間站階段飛行任務(wù)的首戰(zhàn)告捷。在兩個半月的時間完成兩次發(fā)射任務(wù)，對于長征五號這樣規(guī)模龐大、系統(tǒng)復(fù)雜的大型火箭而言是極具挑戰(zhàn)的，在產(chǎn)品研制、總裝測試、技術(shù)管理和發(fā)射保障等方面都有很高的要求，意味著長征五號火箭向“高密度”發(fā)射邁出了堅實的一步。

亮點四：創(chuàng)造火箭發(fā)射軌道設(shè)計數(shù)量新紀錄。由于地球和火星的相對位置在不斷變化，發(fā)射火星探測器相當于打“移動靶”，為了讓探測器更加精確地入軌，研制團隊進行了精細化的“窄窗口多軌道”設(shè)計，將每天30分鐘的發(fā)射窗口細分成3個寬度10分鐘的窗口，對應(yīng)3條發(fā)射軌道，14天的窗口期內(nèi)一共設(shè)計了42條發(fā)射軌道，這在中國航天的發(fā)射歷史上是絕無僅有的，創(chuàng)造了單次發(fā)射軌道設(shè)計數(shù)量的新紀錄，并首次實現(xiàn)了發(fā)射軌道的自動切換。

亮點五：開創(chuàng)我國深空探測器重量的新紀錄。此次發(fā)射的“天問一號”火星探測器重量接近5噸，由環(huán)繞器、著陸器和巡視器組成，比“嫦娥四號”月球探測器重了一噸多，是目前我國發(fā)射的重量最重的深空探測器。在世界范圍看，達到這一重量的火星探測器也是屈指可數(shù)。

“依靠長征五號火箭強大的運載能力，我國行星探測之旅將站上一個新的起點，通過一次發(fā)射，實現(xiàn)對火星的‘繞、落、巡’三項目標，是起點很高、‘含金量’十足的‘第一次’，將使我國深空探測的腳步從月球邁向行星，正式開啟行星探測時代”。火箭院黨委書記、長征五號火箭第一總指揮李明華指出。

三大“絕技”已齊備

隨著長征五號遙四火箭將“天問一號”火星探測器送入地火轉(zhuǎn)移軌道，長征五號系列運載火箭已經(jīng)先后完成了高軌大衛(wèi)星、載人飛船試驗船以及深空探測器三類航天器的發(fā)射，成為長征火箭家族中唯一可以勝任三種任務(wù)類型的火箭。

去年12月27日，長征五號遙三運載火箭將實踐二十號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，這顆重達8噸的衛(wèi)星主要用于驗證通信技術(shù)。在發(fā)射高軌道大衛(wèi)星方面，長征五號火箭將我國地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運載能力從5.5噸提高到14噸，可以滿足新一代衛(wèi)星平臺的發(fā)射需求，與長征三號甲系列火箭共同構(gòu)成了發(fā)射高軌道衛(wèi)星的能力階梯。“我國未來的高軌衛(wèi)星重量可以達到8噸左右，只能通過長征五號火箭實施發(fā)射。同時，在搭配合適的上面級后，長征五號火箭也可以用一箭雙星的形式同時發(fā)射兩顆5.5噸重量的高軌衛(wèi)星”。李東介紹道。

5月5日，長征五號B運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功首飛，把近22噸重的新一代載人飛船試驗船送入太空。此次發(fā)射也標志著中國空間站建設(shè)正式拉開序幕。在發(fā)射空間站艙段方面，長征五號B火箭將成為我國空間站核心艙和實驗艙的“專屬列車”。長征五號B運載火箭與長征五號火箭同屬長征五號系列火箭，是我國首個采用一級半構(gòu)型的新一代大型液體運載火箭，專門為載人航天工程空間站建設(shè)而研制，擁有長度達到20.5米的國內(nèi)最大整流罩，近地軌道（LEO）運載能力達到25噸級，具備“零窗口”發(fā)射的能力，同時還擁有大推力直接入軌、大直徑艙箭分離等“黑科技”，將在未來兩到三年時間內(nèi)，完成我國空間站艙段的發(fā)射。

在發(fā)射深空探測器方面，長征五號火箭將我國深空探測的對象從月球拓展到了太陽系內(nèi)行星。此前，長征三號甲系列火箭承擔了發(fā)射我國月球探測器的任務(wù)，相繼發(fā)射了從“嫦娥一號”到“嫦娥四號”四個月球探測器，完成了對于月球的環(huán)繞探測、著陸探測和巡視探測。但是，在更遠的深空探測和更重的探測器發(fā)射任務(wù)上，長征五號火箭的優(yōu)勢就顯得更為突出。長征五號火箭可以把5噸的載荷送入地火轉(zhuǎn)移軌道，足夠攜帶著陸器和巡視器，使得一次發(fā)射實現(xiàn)對火星的“繞、落、巡”三類探測成為可能。

按照計劃，長征五號遙五火箭也將在今年實施發(fā)射，將“嫦娥五號”探測器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，完成我國首次月球采樣返回任務(wù)。2021年一季度，長征五號B火箭將再次出征，執(zhí)行空間站核心艙的發(fā)射任務(wù)。從2019年12月到2021年一季度，15個月間，長征五號系列火箭將完成5次發(fā)射，迎來屬于自己的“高密度”發(fā)射。

“長征五號火箭進入工程應(yīng)用階段，將有力支撐國家重大航天工程的實施，對加快推進航天強國建設(shè)發(fā)揮重要作用。”火箭院院長王小軍介紹到。

運載火箭是開展一切航天活動的前提和基礎(chǔ)，運載火箭的能力決定了探索太空的步伐。誰擁有更強的火箭，誰就掌握更大的主動權(quán)。長征五號火箭的出現(xiàn)，讓我國火箭運載能力躋身世界第一梯隊。