“胖五归来”

杨关

由于体型宽大，长征五号火箭被人们亲切地称呼为“胖五”。

2019年12月27日20时45分，伴随着一阵震天撼岳的轰鸣声，“胖五”再一次在文昌航天发射场开启了它的飞行之旅，一团耀眼的火焰簇拥着大火箭“华丽转身”，飞出天际。经过2220秒的太空旅行后，将实践二十号卫星送入预定轨道。

这是长征五号火箭的第三次发射，也是时隔两年多后再次执行发射任务。最终，任务宣布成功，这枚大火箭蛰伏两年，终于扬眉吐气，翱翔苍穹。

大幅跨越的中國航天

长征五号是目前我国最大推力的大型运载火箭，可实现近地轨道运载能力提升至25吨级、地球同步转移轨道提升至14吨级的大幅跨越，代表了我国目前运载火箭科技创新的最高水平。

长征五号的历史最早可以追溯到1986年“大型运载火箭和天地往返运输系统”被列为国家高技术研究发展计划（即863计划）的主题之一，但研制工作当时并未开始。

在随后的90年代，长征三号乙等火箭的首飞，中国完善了火箭体系，但同时老旧的长征火箭也暴露出一系列问题。90年代后期各航天强国火箭升级，中国火箭技术逐渐“丧失了在世界航天界第二集团的优势地位”。由于数次发射失败等火箭问题以及90年代末美国通过的“国际武器交易规则”，使中国丧失了大部分原有的世界商业发射市场份额，而中国载人航天工程未来空间站以及其他大质量卫星的发射需求也超过了当时中国火箭的运载能力。为缩小与世界的差距、重获市场份额、满足未来航天需要，中国在2000年前后将新型火箭的论证工作提上日程。

2000年11月22日，在国务院新闻办发表的《中国的航天》白皮书中提到，“提高现有长征系列运载火箭的性能和可靠性;开发新一代无毒、无污染、高性能和低成本的运载火箭，建成新一代运载火箭型谱化系列，增强参与国际商业发射服务的能力。”这段描述，在当时格外引人注目。这是中国政府发表的第一份有关航天发展的政府文告，它标志着中国新一代火箭的研制已经提上了议事日程。

作为新一代运载火箭中第一个立项研制的型号，长征五号运载火箭是真正的跨代研制项目，是我国由航天大国向航天强国迈进的重要支撑和显著标志之一。

长五火箭以大幅提升我国自主进入空间能力为出发点，以解决我国航天发展现实需求为立足点，按照“通用化、系列化、组合化”和“无毒、无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好”的设计思想，为的是构建一个新一代系列化运载火箭。

作为我国首型5米芯级直径的大推力运载火箭，长征五号运载火箭直接服务于我国探月工程三期、载人空间站建设、火星探测等重大专项任务，也可用于不同地球轨道大型载荷及其他深空探测任务载荷的发射。长征五号火箭在大幅提升我国自主进入空间能力的同时，也为构筑我国新一代运载火箭系列型谱以及发展重型运载火箭奠定了坚实的技术基础。

长五火箭研制是一个系统构成复杂、新技术多、验证规模大、专业领域广、组织实施难的航天复杂系统工程。在大火箭的背后，是国家科技能力、制造水平的全面体现，是我国向航天强国、科技强国、制造强国目标前进的实实在在的一步。

在长五火箭的研制过程中，航天科技集团5个研究院、43个部所厂、1.6万多人承担了相关工作;全国冶金、化工、电子、交通运输等行业900余家单位参与了相关配套研制工作;在文昌、在天津、在上海、在西安，在全国各地，我国航天制造都因新一代运载火箭的研制发生了转变。

可以说，长五火箭的成功研制也是全国各行业大力协同、密切配合、攻坚克难的结果。火箭能力的提升，不仅是中国航天科研能力提升的表现，更是我国综合国力提升的象征。

长征五号运载火箭研制具有“两多、两大、两新、一同步”的特点，即“新技术多、新研产品多”“技术跨度大、研制规模大”“研制队伍新、研制手段新”“研制与保障条件建设同步”，自2006年正式立项研制以来，经过10余年的工程研制，2016年11月3日成功首飞。

成功背后的“一波三折”

长征五号是一枚从一出生就注定不平凡的火箭，它寄托了太多人的梦想和夙愿。长期以来，谈及我国的某项技术或某个领域的发展，人们已经习惯用“大而不强”来形容。但航天正在将这种说法打破，而打破这种说法的第一拳就是长征五号——相当于“航天强国”的入场券。其研制难度可想而知。

2017年7月2日，长征五号遥二火箭因火箭发动机局部结构问题，未能将卫星送入预定轨道，发射任务失利。

被誉为中国航天之父的钱学森曾经说过：“科学试验如果次次都能成功，那又何必试验呢？经过挫折和失败，会使我们变得更聪明。”

长征五号的“凤凰涅槃”之旅，就是眼下一个最好的例证。两年前，长征五号第二次发射遭遇失利，这则消息像阴霾一样笼罩在国人心头，并一度引发质疑。

长五火箭是一个全新的火箭，一系列新问题也会接踵而至。这对火箭来说是一个跨越式的台阶，同时也是一个必须要自力更生、自主创新迈上去的台阶。这如同人类探索宇宙的规律一样，当先行者迈出跨越式的第一步，后来者的跟随相对会容易许多，而由量变到质变的这一步对于中国航天来说，是非走不可且必须要走的。

火箭的发展过程大部分时间都是渐进式的小步快跑，但发展到一定阶段就会遇到瓶颈，这个时候便需要更新换代。这就好像经济学中的线性增长和第二曲线式增长，现代创新理论提出者熊彼特说：“无论把多少辆马车连续相加，都不能造出一辆火车出来。而只有从马车跳到火车的时候，才能取得十倍速的增长。”

直径大小的限制、发动机推力的限制、地理位置的限制……如果长征系列火箭继续沿着原先的道路走，已经无法满足日益增长的需求。作为航天发展的“马车夫”，运载能力也要一步步跨越到火车时代，甚至高铁时代。

长五从设计、仿真、制造到地面各种试验都变了。毫不夸张地说，长五火箭的研制是从一张白纸上一笔笔画出来的，因为不管是它的“心脏”——发动机，还是整体布局结构都是全新的。

中国航天人一步一突破地走过30年，打赢了“动力系统研制、火箭结构研制以及发射场建设”这三场战役。

长五火箭在工程预研、方案研制、初样研制阶段，型号队伍全面突破了以12项重大关键技术为代表的247余项关键技术，生产各类单机约18031台，累计开展试验约1289项，总计超过2万余次各种地面试验。

长五火箭在研制过程中遇到了多项我国运载火箭发展史上首次遇到的重大技术难题，团队创造性地提出全新方案、采用新技术、全面系统综合和优化，掌握了一批具有自主知识产权的全新技术。

弯路不会白走，这会使大家对问题的认识更加透彻，让队伍走向成熟，所以不断暴露问题的过程，也是获得提升的过程。

长征五号的“浴火重生”

2018年4月16日，国家航天局对外发布长征五号遥二火箭故障调查情况，其中提到，长征五号遥二火箭飞行至346秒时突发故障。故障原因为芯一级液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置在复杂力热环境下，局部结构发生异常，发动机推力瞬时大幅下降，致使发射任务失利。

发动机，又是发动机，是的，这个曾一度刺痛国人的航空领域关键技术的字眼，这一次在航天领域成了“绊脚石”。

大火箭，自然离不开大推力，而大推力，就离不开发动机。在长征五号之前，我国现役火箭发动机单台推力最大只有70吨左右，想要发射超大型航天器，就显得“力不从心”了。

新型的大推力发动机应运而生。经过15年不懈攻关，8台全新研制的120吨液氧煤油发动机，被装配在长征五号的4个助推器上，4台全新研制的氢氧发动机，则在一级和二级火箭上各装配了两台。

研制发动机的难度就像攀登珠穆朗玛峰，一些外国专家说，即使设计出来，也不可能把它制造出来。这其中，遥二任务出现故障的氢氧发动机，更是“难上加难”。

面对全新的发动机，研制团队开始了夜以继日的科技攻关，几十种新材料、100多种新工艺一一被攻克。然而，发动机的起动成为最大的拦路虎。起动阶段整个发动机处在不稳定的动态过程里，因为转速从静止状态转到几万转，温度要从低温状态进入到高温状态，我们的控制時序都是以毫秒级来控制动作的，任何一个动作配合不好，没达到预想的结果都可能导致失败。

最初让研制团队备受打击的是，长征五号首飞所用的发动机样机研制出来后，其试车结果连续4次均遭失败：两次起动爆炸，两次燃气系统烧毁。这些对整个研制队伍、设计队伍的信心打击非常大，“很多人做梦都梦见爆炸的场景，吃不下饭，睡不好觉”。

为了攻克难关，研制团队这两年多承受的煎熬、困苦、曲折、质疑，前所未有。所经历的磨砺、拼搏、奋斗、攻关，也是研制历史中罕见的。

长征五号遥二火箭失利后，经过i00余天的故障排查与定位，以及180余天的试验验证，失利的原因终于确认。此后，根据故障调查的结论，研制团队对芯一级氢氧发动机进行了设计改进，从结构、材料和工艺等方面都采取了相应的改进措施，提高了对飞行环境的适应性。

故障原因找到了，查明了，也改进了。一切看起来都是那么的顺利。然而，新问题又来了。

2018年11月30日，改进后的芯一级氢氧发动机，在长程试车过程中出现问题。这一次航天人反应更快，根据故障原因，研制团队对发动机的局部薄弱环节进行了改进，提高了结构的动强度裕度。

2019年3月29日，发动机试车故障的归零工作及改进验证全部完成——两次长程试车验证顺利通过，第二次的问题就这样解决了。

但很快，他们就迎来了第三次“遭遇战”。2019年4月4日，在长征五号遥三火箭的总装工作进入到最后阶段时，一台用于后续任务的芯一级氢氧发动机，在试验数据分析过程中，出现了“异常振动频率”。

真可谓一波三折，再次验证了那句话：科学探索的道路从来不是坦途。“不带一丝疑虑上天！”研制人员顺藤摸瓜，找到了问题的“症结”所在——发动机局部结构，对复杂力热环境非常敏感，容易引起共振，一旦激发，不易衰减。

2019年7月，研制人员完成了对发动机的结构改进，并完成了十几次大型地面试验。至此，困扰长征五号两年多的发动机问题，终于排查完毕。

长征五号从2017年7月2日遥二失利，到2019年12月27日遥三发射成功，历时908天，在遥二火箭的基础上，进行了200余项技术改进，其中比较重大的技术改进有9项，包括了发动机设计改进、长排整流罩设计改进、利用系统调节方案改进等，累计进行了40余次关键技术试验。908个日夜，无数次跌倒后又重新爬起。而最大的“硬骨头”——氢氧发动机，也在两年多时间里完成了凤凰浴火、涅槃重生。

如今，长征五号终于打赢这场“翻身之战”，它也成为中国航天2019年最具标志性的任务。而这，不仅是因为它决定着后续嫦娥五号、载人空间站和首次火星探测等重大工程任务的执行，更在于它将科学试验由失败走向成功的过程，以这样一种直观的方式呈现到公众面前，让人为之牵动，让人为之惊叹。

“胖五”彰显的中国力量

“胖五”这枚中国最大火箭历时900多天“浴火重生”，再次出征。长征五号遥三发射成功后，世界其他几个航天大国均将长五火箭与目前世界上性能最高、能力最强的大型火箭——美国的德尔塔4重型火箭相提并论，认为“长五火箭的技术指标使它与美国目前最强大的德尔塔4重型火箭并驾齐驱”“该火箭的性能超过了欧洲的阿里安5火箭和计划2020年发射的阿里安6火箭”“这是改变游戏规则的一次发射，是中国航天的新篇章”。

作为目前我国运载能力最大的火箭，长征五号肩负着开展载人航天空间站建设、月球采样返回、火星探测等多项重大航天工程任务，是承载中华民族对浩瀚宇宙向往的“梦想之箭”，也是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志。

长征五号火箭采用多种构型系列化设计的技术途径，其中，一级半构型的长征五号B运载火箭，近地轨道的运载能力达到25吨左右，可以有力支撑我国载人航天空间站的建设;两级半构型的长征五号运载火箭，地球同步轨道运载能力达到14吨，可以用于发射大型高轨道卫星、实施月球采样返回、开展深空探测等任务。

据法国《回声报》网站12月27日报道，中国国家航天局副局长吴艳华表示，长征五号运载火箭担负着重要使命。长征五号未来将负责搭载中国首个火星探测器、计划带回月球岩石样本的嫦娥五号月球探测器以及载人空间站核心舱。

报道称，中国近些年毫不掩饰其空间雄心。2019年1月，中国成功将一个探测器送到月球背面，这是全世界首次。中国不打算在这条道路上停下来。除了已经征服的月球和打算在2020年征服的火星之外，中国还希望在2030年前后开展木星系探测和行星系探测。

另据奥地利《新闻报》官网12月27日报道，如果一切顺利，中国将在2022年用长征五号运载火箭组建自己的载人空间站。如果国际空间站像计划的那样在2024年关闭，中国届时将是唯一在太空设有载人空间站的国家。

中国也在卫星技术上取得进步。专家报告说，长征五号火箭现在送入轨道的实践二十号卫星可以使太空中的数据交换以明显更高的速度进行。

此外据美国彭博新闻社网站12月27日报道，中国有着雄心勃勃的太空探索计划，从发射数量来说，中国超越了美国和俄罗斯：2019年有33次（不包括27日的发射），去年则有39次。未来涉及长征五号火箭的任务包括：让嫦娥五号探测器从月球表面带回样本，以及运送探测器前往火星。

又据美国有线电视新闻网网站12月27日报道，中国成功发射长征五号火箭，可能为更雄心勃勃的太空计划铺平道路，比如，前往月球和火星的任务以及载人空间站。报道称，中国在太空竞赛中起步较晚——直到1970年，也就是美国完成人类第一次登月任务后，中国才把第一颗卫星送入太空。但在此后的几十年里，中国投入了数十亿美元和其他资源用于研究和人员训练。除火星任务外，中国还一直在积极进行探月行动。同时中国还在制订到21世纪30年代实现载人探月任务的初步计划。如果获得成功，中国将成为继美国之后第二个将人送上月球的国家。

此次遥三发射任务的成功，也标志着长征五号火箭将加速进入工程应用阶段。据介绍，2020年，我国将计划完成长征五号B的首次发射任务，发射嫦娥五号月球探测器实施月球采样返回，以及发射火星探测器等。目前，执行后续各项任务的长五火箭进展顺利，正在按计划开展各项生产、装配和测试工作。

（此文根据航天科技集团宣传素材综合编辑发布）