【特邀专栏】志澄观察：长征六号开启我国航天发展新长征

特邀撰稿人：黄志澄

作者简介

黄志澄，空气动力学家、航天技术专家、技术评论家。长期从事空气动力学、航天发展战略研究，为我国大型试验基地建设、载人航天方案论证、新型航天器研制做出了突出贡献。近十年来从事科学、技术与社会(STS)等宏观科学领域研究，所取得的成就在国内外有较大影响。

9月20日由我国上海航天技术研究院新研制的长征六号运载火箭，在太原卫星发射中心，以一箭20星的方式，将航天东方红卫星有限公司、深圳航天东方红海特卫星有限公司和国防科大、清华大学、哈工大、浙江大学6家单位研制的20颗卫星送入了预定的轨道。在这次发射中，首先采用了水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射的“三平”模式。这次发射，也是我国研制的无毒无污染的液氧煤油发动机首次太空出征。由于长征六号发射的上述三个特点，因此它的发射，标志着我国航天运载的跨上了一个新台阶，开启了的我国航天新长征。

上世纪80年代，我国首次实现一箭三星发射技术，之后也曾多次开展一箭多星的国内国际发射任务。一箭多星发射可以充分利用运载火箭的运载能力，经济便捷地在一次发射中将多颗卫星送入地球轨道，为卫星发射服务提供了多种选择。长征六号将20颗卫星分列三层，底层安放5颗卫星，中间层安放4颗主星，最上层安放1颗卫星，在卫星与火箭分离后，其中多颗卫星再分别释放出子星。为了满足多星发射的需求，长征六号还在国内首次采用了全透波卫星整流罩，使其具备了全向透波能力，改善了全箭力学环境和卫星环境条件。通过对多星发射技术的探索，我国已形成了系列化、标准化的多星发射接口，为今后进一步降低卫星发射成本、提升多星发射能力奠定了技术基础。

传统火箭执行发射任务，需要分段运输至发射场，再在塔架上完成各子级的垂直吊装总装和测试。执行载人航天发射任务的长征二号F，采用了垂直转运模式。长征六号创造性地采用了“三平”测试发射模式，对我国火箭的测试发射模式进行了重大变革。为此，科技人员将各种测试设备集成安装到车内的五个方舱内，大大减少设备数量，简化了测试发射流程。特别设计的自行式整体运输起竖车，集火箭运输、起竖、发射脐带塔等功能于一体，可以完成从测试到加注发射的所有流程。该车辆还能实现自动无人驾驶，能够保证车辆在发射阵地的自主导航驾驶及精确定位，三向定位精度误差可以不超过5毫米。按照设计，采用“三平”模式的长征六号的发射准备周期仅需7天，有力地适应了卫星发射低成本、短周期的需求。

经历数十年的发展，我国已经建立了包括遥感卫星、气象卫星、通信卫星和导航卫星在内的较完善的应用卫星体系，建立了包括“神舟”飞船和“天宫”空间实验室在内的载人航天工程体系，还进行了以“嫦娥”探测器为标志的月球探测，并进行了一系列的商业航天发射。这一系列举世瞩目的成绩，与我国运载火箭技术的发展是密不可分的。我国从最早近地轨道运载能力只有数百千克的长征1号火箭开始，发展到现在已经具备了近地轨道8.5吨、太阳同步轨道6.1吨、地球同步转移轨道5.5吨的运载能力。

我国长征2号火箭脱胎于40多年前研制的东风5号洲际弹道导弹。以长征2号为基本型号，增加第三级低温氢氧发动机和常温肼类发动机分别就成了长征3号和长征4号火箭。为了进一步增加运力，通过捆绑不同数量的助推器，又分别研制了长征3号乙、长征3号丙和长征2号E、长征2号F等火箭。目前我国的长征系列火箭的运载能力仍然较低，难于滿足发射空间站、重型卫星、载人登月和载人登火星的任务。数十年前研制的火箭发动机不仅单台推力偏低，而且使用有毒的偏二甲肼/四氧化二氮推进剂，容易造成环境污染和人身伤害。其价格也较为昂贵，不仅远高于液氧煤油推进剂，也高于液氢液氧推进剂。

由此，我国急需研制新一代运载能力更大、低成本、高效率发射和符合环保要求的运载火箭系列。其总体发展思路可以归纳为“一个系列、两种发动机、三个模块”。“两种发动机”指的是120吨级推力液氧煤油发动机YF-100和50吨级推力液氢液氧发动机YF-77。“三个模块”指的是使用氢氧推进剂的5米直径模块、使用液氧煤油推进剂的3.35模块和2.25米模块。

长征六号是我国新一代运载火箭中首先投入发射的火箭，它的运载能力可将500千克的有效载荷发射到700千米高度太阳同步轨道。其一级直径为3.35米，采用了我国最新研制的YF-100补燃循环液氧煤油发动机。二、三级直径为2.25米，分别采用一台18吨推力的液氧/煤油发动机和一台常规推进剂发动机。火箭起飞推力为1200千牛。由于YF-100液氧煤油发动机将用于明年发射的大型运载火箭长征五号上。因此长征六号的发射，将为长征五号的成功发射，跨出重要的第一步。长征五号系列最大的地球低轨道的运载能力可达25吨，它最大的地球同步转移轨道的运载能力可达13吨。无疑，长征五号将成为我国未来运载火箭的主力。

长征六号火箭采用了独特的发动机氧箱自增压技术。它不再使用不断对发动机氧箱进行增压的独立的增压气瓶，而是利用发动机燃气发生器的富余氧气为一级氧箱进行增压，能为火箭减少12个单独增压气瓶以及一整套冗余增压系统，减轻了重量，减少了隐患。另外，长征六号创造性地使用了发动机燃气滚控系统，利用一级发动机涡轮泵后引出高温高压富氧燃气，与发动机一起对火箭进行滚动姿态控制，以保证火箭飞行过程中的姿态稳定。

由于我国运载火箭的发展，已成为制约我国航天发展的瓶颈。因而，这次长征六号的发射，已成为中国航天人近年来最关心的一次航天发射。“雄关温道真如铁，而今迈步从头越”，无疑，由长征六号开启的我国航天新长征，将任重而道远。

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