11月3日20時(shí)43分，我國(guó)首枚大型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征五號(hào)在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空。約30分鐘后，載荷組合體與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，火箭首飛任務(wù)圓滿成功。此次發(fā)射成功，標(biāo)志著中國(guó)運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代，運(yùn)載能力進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，是中國(guó)由航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志。

    據(jù)國(guó)家國(guó)防科工局、國(guó)家航天局介紹，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭采用5米直徑芯級(jí)，捆綁4枚3.35米直徑助推器，全長(zhǎng)約57米，起飛重量約870噸；具備近地軌道25噸級(jí)、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸級(jí)的運(yùn)載能力，比現(xiàn)役火箭地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力提高了2.5倍以上；首次采用芯一級(jí)2臺(tái)50噸級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)與4枚助推器各2臺(tái)120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的組合起飛方案，10臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火，起飛推力達(dá)1060噸，代表了中國(guó)運(yùn)載火箭科技創(chuàng)新的最高水平。

    大體格

    長(zhǎng)五火箭的體重接近900噸，相當(dāng)于15架波音737客機(jī)的重量總和，所以很多人都稱它為“胖五”。

    記者從長(zhǎng)五火箭的抓總研制單位——中國(guó)航天科技集團(tuán)了解到，與現(xiàn)役火箭相比，長(zhǎng)五火箭“腰身”更粗。其直徑比現(xiàn)役火箭多出近一半，它的芯級(jí)直徑達(dá)5米，助推器直徑達(dá)3.35米，而我國(guó)現(xiàn)役火箭芯級(jí)直徑為3.35米，助推器直徑為2.25米。

    “腰圍”史無(wú)前例，“身高”同樣令人仰視。長(zhǎng)五火箭高約57米，僅次于長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭。此外，長(zhǎng)五火箭的級(jí)數(shù)少，在執(zhí)行同一高度的軌道任務(wù)時(shí)，如果現(xiàn)役火箭需要3級(jí)，那么長(zhǎng)五火箭只用2級(jí)即可。

    長(zhǎng)五火箭個(gè)頭大，力氣也大。“大體格”的長(zhǎng)五火箭有12顆“大心臟”。充足的燃料，強(qiáng)勁的動(dòng)力，讓長(zhǎng)五火箭的運(yùn)載能力一躍達(dá)到國(guó)際一流水平。長(zhǎng)五系列運(yùn)載火箭低軌運(yùn)載能力可達(dá)25噸級(jí)，高軌運(yùn)載能力可達(dá)14噸級(jí)，越過(guò)了國(guó)際上大型運(yùn)載火箭近地軌道運(yùn)載能力20噸、高軌運(yùn)載能力10噸的門檻，可與美國(guó)宇宙神5、德?tīng)査?，歐洲阿里安5等世界主力大型火箭比肩。

    低體溫

    “大體格”讓長(zhǎng)五火箭可容納更多的推進(jìn)劑。長(zhǎng)五火箭推進(jìn)劑總加注量遠(yuǎn)超我國(guó)現(xiàn)役火箭。其芯級(jí)全部采用低溫推進(jìn)劑，這在我國(guó)運(yùn)載火箭的研制歷史上還是頭一次。這個(gè)“龐然大物”90%以上的重量為深低溫液氫液氧燃料。它周身冰冷，由此得名“冰箭”。

    為何要把長(zhǎng)五火箭打造成“冰箭”呢？一來(lái)綠色環(huán)保，二來(lái)運(yùn)載能力大。現(xiàn)役火箭采用的多是偏二甲肼和四氧化二氮推進(jìn)劑，有劇毒，而液氫液氧燃燒后產(chǎn)生的是水，無(wú)毒無(wú)污染。此外，液氫液氧燃燒產(chǎn)生的運(yùn)載能力堪稱巨大。也因此，長(zhǎng)五火箭被稱為“大力士”，它能“舉”起的重量是現(xiàn)役火箭最大運(yùn)載能力的2.5倍左右。

    為了使火箭在燃料加注以及飛行過(guò)程中，外表面溫度保持在0℃以上，從而避免火箭儀器、電纜等受極低溫影響產(chǎn)生功能異常，研究人員為“冰箭”度身定制了“防寒服”。“防寒服”有“里”有“面”，雖然一共只有十幾毫米厚，卻是讓箭體保持體溫的“利器”。

    “防寒服”里最主要的材料叫做“低密度全閉孔聚氨酯泡沫塑料”，由近10種原材料按照一定的配比高速撞擊混合反應(yīng)而成，這些液體材料分成兩組，就像“哥倆好”膠水一樣，一旦混合，就會(huì)在幾秒鐘之內(nèi)發(fā)生發(fā)泡反應(yīng)、并快速固化成型。

    大心臟

    大火箭離不開(kāi)大推力。長(zhǎng)五火箭立起來(lái)有20層樓高，起飛質(zhì)量約878噸，要托舉這么重的大家伙，需要大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)。而目前，我國(guó)現(xiàn)役火箭發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)推力最大只有70噸左右，要想發(fā)射超大型航天器就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

    經(jīng)過(guò)15年不懈攻關(guān)，8臺(tái)全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)被裝配在長(zhǎng)五火箭的4個(gè)助推器上，4臺(tái)全新研制的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在一級(jí)和二級(jí)火箭上各裝配了兩臺(tái)。

    120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的威力到底有多大？專家打了個(gè)形象的比喻，120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)達(dá)500個(gè)大氣壓，相當(dāng)于把上海黃浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。

    發(fā)動(dòng)機(jī)與分系統(tǒng)之間的匹配也是一個(gè)難題。長(zhǎng)征二號(hào)F遙5火箭產(chǎn)生的8Hz振動(dòng)（又名POGO振動(dòng)），曾給首位航天員楊利偉帶來(lái)極大的痛苦。這種共振就像人的心臟不停地抖動(dòng)一樣，嚴(yán)重威脅生命，同樣在火箭上，共振會(huì)造成箭體結(jié)構(gòu)損壞，后果不堪設(shè)想。

    由于“大火箭”體積比普通火箭更大，在飛行過(guò)程中，就可能產(chǎn)生比長(zhǎng)征二號(hào)F遙5火箭更強(qiáng)烈的振動(dòng)。要保證火箭可靠飛行，就必須抑制這一振動(dòng)。經(jīng)過(guò)多年的努力，研究人員成功突破了復(fù)雜動(dòng)力學(xué)建模、大型管路動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)、大型低溫蓄壓器設(shè)計(jì)研制等關(guān)鍵技術(shù)，最終攻克了長(zhǎng)五火箭芯一級(jí)、芯二級(jí)和助推器的POGO 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)難關(guān)，有效抑制共振給大火箭帶來(lái)的損害。

    薄臉皮

    別看“胖五”身高數(shù)十米，體重幾十噸，你一定想不到，它的火箭殼體“蒙皮”的厚度不足2毫米，而整流罩的“蒙皮”厚度僅有0.3毫米，真可謂“薄如蟬翼”。

    火箭的外殼專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱為“蒙皮”，“蒙皮”的主要材料為鋁合金，這種材料強(qiáng)度高、耐腐蝕、重量輕、成本低。而且，最重要的一點(diǎn)，鋁合金材料輕，可以為火箭減輕重量，人們形容火箭是“薄皮大餡”，“蒙皮”薄了，就可以裝更多的燃料，“舉”起更重的衛(wèi)星。

    除了保證火箭外殼輕薄，更要保證它堅(jiān)不可摧。為此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)在“蒙皮”內(nèi)部用一個(gè)個(gè)框環(huán)和桁條組成一個(gè)圓柱型的框架，把框架與蒙皮鉚接在一起，這就組成了火箭的一個(gè)殼段。在發(fā)射過(guò)程中，無(wú)論受到哪個(gè)方向的外力，都不會(huì)影響火箭的飛行。

    在滿足箭體剛度和強(qiáng)度的前提下，火箭殼體薄了，整個(gè)火箭的重量就減輕了，既能保證有效承載，也讓火箭飛行地更完美。

    大眼睛

    “胖五”有顆大“眼睛”。長(zhǎng)五火箭是國(guó)內(nèi)第一型采用大型“全透波結(jié)構(gòu)”整流罩的火箭。相對(duì)于傳統(tǒng)火箭整流罩的“小天窗”，長(zhǎng)五火箭的整流罩可謂是一個(gè)“全景式天窗”，可滿足任何衛(wèi)星的通信要求。

    火箭在發(fā)射的過(guò)程中，地面要隨時(shí)與衛(wèi)星“聯(lián)絡(luò)”，以確認(rèn)衛(wèi)星處于正常狀態(tài)。整流罩雖能保護(hù)衛(wèi)星不受沖擊，但也“屏蔽”了通信信號(hào)。因此，要根據(jù)衛(wèi)星的通信要求在整流罩上開(kāi)個(gè)小口，用可透過(guò)電磁波（以下簡(jiǎn)稱“透波”）的材料做一個(gè)“天窗”，并對(duì)其它部分進(jìn)行加強(qiáng)。

    長(zhǎng)五火箭的整流罩采用了一種新型的透波材料。研究人員用了幾個(gè)月的時(shí)間，攻克了該透波材料成型模具的設(shè)計(jì)難題，確保材料精準(zhǔn)成型。這不僅大大縮短了火箭的生產(chǎn)周期，更使我國(guó)成為國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)能研制出大型“全透波結(jié)構(gòu)”整流罩的國(guó)家之一。