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长征五号,那个把中国人胖五送上天的大家伙,到底有多牛?

摘要: 你大概在新闻里听过“长征五号”这个名字,但你可能不知道,大家私下都叫它“胖五”,为啥?因为它真的——太胖了,别的火箭都是细高个儿...

你大概在新闻里听过“长征五号”这个名字,但你可能不知道,大家私下都叫它“胖五”,为啥?因为它真的——太胖了,别的火箭都是细高个儿,它倒好,腰围粗得离谱,起飞重量将近900吨,光整流罩就有五层楼那么高,我第一次在文昌发射场远远看到它竖在发射台上,脑子里蹦出来的词居然是“憨厚”,但就是这位“憨厚”的胖兄弟,干了件让全世界都闭嘴的事儿——把中国航天送进了“大火箭俱乐部”。

先说个吓人的数据:为什么它非得这么胖?

你得这么想,火箭这玩意儿,本质上就是个“快递员”,以前咱们的“长征二号”“三号”系列,最多能送几吨重的卫星上去,但要是想送空间站舱段、嫦娥探测器、甚至未来的载人登月飞船,那完全不是一个量级。长征五号的目标,是把25吨重的载荷直接扔到近地轨道,或者把14吨重的东西送到地月转移轨道,这什么概念?相当于一次能拉一辆满载的公交车上天,它必须得胖,因为要把那么多燃料塞进肚子里。

它的芯级直径是5米,别小看这个数字,在此之前,中国火箭的芯级最大也就是3.35米,从3.35到5,不是光加宽那么简单,这意味着整个箭体结构、燃料贮箱焊接、甚至公路运输(火车隧道都过不去)全得推倒重来,网上有个段子说,长征五号的燃料箱焊接时,车间里连掉根针的声音都能听见,因为焊缝必须精确到头发丝级别的误差,这个说法有点夸张,但意思到位了——这玩意儿是拿“笨功夫”堆出来的科技树

用的燃料,居然是“冰火两重天”

你可能听说过火箭用液氧煤油,或者偏二甲肼,但长征五号用的是液氢液氧组合,氢气在零下253度是液态,氧气是零下183度,这俩玩意儿混一起,点着了就是个“冰窖里的炸弹”,氢氧燃料的好处是——清洁,而且比冲(相当于发动机的效率指标)特别高,坏处就是——难伺候得像个祖宗

长征五号的芯级发动机YF-77,两台加起来能把火箭推到起飞状态,而四个助推器用的是YF-100液氧煤油发动机,每个推力120吨,你想想那个画面:四个助推器先点火,两秒后芯级再点,总推力超过1000吨,这还不算最绝的,最绝的是,氢氧发动机的涡轮泵,每分钟转速能达到4万转以上,相当于要把一个高压水管强行拧成麻花,但还不能断,中国航天团队为了这个,做了不知道多少次试车,烧掉的燃料够一个城市用几年。

从“失败”到“封神”,它走过的弯路比你想的惨

说句实话,长征五号不是一帆风顺的,2016年首飞成功,大家都挺高兴,但2017年第二次发射,飞行到346秒时,芯级发动机突然提前关机,卫星没能入轨,任务失败了,当时很多人不知道,整个团队后来花了两年多时间,把火箭拆了一遍又一遍,最后找到的原因复杂得让人头疼——不是单个零件坏了,而是发动机某些部位的受力环境和预想的不一样,导致涡轮泵的轴系出现了微小变形,这就像你跑步,脚踝看着没事,但每跑一步都有那么零点几毫米的偏移,跑久了腿就废了。

那段日子,网上有人冷嘲热讽,说什么“胖五”变“胖诈”,但航天人没吭声,2019年12月27日,长征五号遥三火箭再次点火,这次它把实践二十号卫星送进了预定轨道,我记得当时指挥大厅里,好多老同志眼圈都红了,从那以后,长征五号才真正开始了它的“接单人生”

它都干过哪些“大活儿”?我给你列个清单

你可能不太清楚,这几年中国航天的“名场面”,几乎都有胖五的影子:

  • 嫦娥五号:2020年,它把嫦娥五号送到月球轨道,然后才实现了中国首次地外天体采样返回,没有胖五,那两公斤月壤根本带不回来。
  • 天问一号:2020年去火星那次,也是靠它一把梭哈,直接把探测器送入地火转移轨道,一步到位,省了中间变轨的麻烦。
  • 中国空间站:天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱,这几个大家伙每个重达20吨以上,全是胖五发的货,可以说,没有胖五,空间站盖不起来
  • 未来的载人登月:现在大家盯着的那款新一代载人运载火箭“长征十号”,技术上其实就是在胖五的发动机和结构基础上迭代的,所以说,胖五不光是干活的,还是个“技术母本”。

我做个简单的表,方便你对比:

任务名称 发射年份 载荷质量(约) 结果
嫦娥五号 2020 2吨(地月转移轨道) 成功,带回1.7公斤月壤
天问一号 2020 约5吨(地火转移轨道) 成功,火星车“祝融”着陆
天和核心舱 2021 5吨(近地轨道) 成功,空间站首舱
问天实验舱 2022 约23吨(近地轨道) 成功,空间站扩建

你看,每个任务都是硬骨头,尤其是天和核心舱,那是中国目前发射过的最重的单体航天器,胖五得把它送到200公里高的轨道上,还要保证姿态稳定,稍微晃一下,舱体里的精密仪器就可能受损。

说实话,胖五的短板你也不得不承认

咱不能光吹,得客观聊聊,长征五号目前还是一次性使用的火箭,不像SpaceX的猎鹰九号能回收,这意味着每次发射成本都挺高——据说一次发射费用大概在6亿人民币左右,虽然跟国际同类比不算贵,但跟回收火箭比,那还是有差距的,它的芯级氢氧发动机YF-77的推力确实偏小,所以它需要四个助推器帮忙“抬轿子”,国际上像重型猎鹰或者SLS那种,芯级推力更大,不用这么折腾,但这不算缺点,算是咱们在现有技术条件下的最优解。

还有一点,胖五的发射场主要在海南文昌,因为纬度低,能借地球自转的力,而且方便海运大尺寸箭体,但好处也是代价——文昌那边台风多,窗口期难等,每次发射都要看老天爷脸色,所以你看每次发射前,新闻里都在播天气,那真不是走形式。

关于长征五号,还有几个你可能不知道的细节

它的整流罩里能装得下一辆大巴车,但为了减重,整流罩用的是蜂窝夹层复合材料,比铝板轻了三分之一,再比如,它的火箭燃料加注过程特别“艺术”:先加液氧,再加液氢,因为液氢温度更低,加注时箭体外壁会结冰,地面工作人员还得拿高压水枪冲冰,防止冰块脱落砸坏箭体,这个过程,光看着就够揪心的。

还有,长征五号的飞行姿态其实不是垂直的,而是一条弧线,起飞后几分钟,它会按程序拐弯,让地球自转给它“推一把”,这个拐弯的角度计算得精确到小数点后好几位,算错了就去不了目标轨道了。

现在你再看那张胖五竖在发射台上的照片,是不是觉得它没那么“憨”了?它身上每一道焊缝、每一根管线、每一次点火时喷出的那团白色蒸汽(其实是液氧液氢泄漏后遇热产生的),背后都是无数人熬过的夜、较过的真,你说它“胖”,它确实胖,但这副胖身板里,装的是中国人往更深太空去试探的那股子劲儿。

也许再过几年,当咱们自己人坐着新飞船去月球的时候,回头再看胖五,可能会像看家里那台老式缝纫机一样——老了,不那么先进了,但当年没它,撑不起这个家,航天这东西,就是这样一代一代“垫”上去的。

反正我每次刷到胖五发射回放,还是会忍不住多看几遍,那种轰鸣声隔着屏幕都能震到心里去,就像你说不清为什么,但就是觉得,这事儿,真的挺酷的。

长征五号,那个把中国人胖五送上天的大家伙,到底有多牛?