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科普:你所不知道的長征七號

在長征七號設(shè)計中,如何適應新發(fā)射場的環(huán)境一直是重中之重。

  5月8日,我國新一代運載火箭長征七號(CZ-7)遙一火箭從天津港啟程,運往海南文昌發(fā)射場執(zhí)行發(fā)射任務。

  長征七號火箭的最早原型是長征二號H型,其綜合長征二號的成熟技術(shù)又同時運用長征五號的新技術(shù),發(fā)動機改為新研制的液氧煤油發(fā)動機。近地軌道運載能力13.5噸,除發(fā)射載人航天工程的貨運飛船,也可用于發(fā)射人造衛(wèi)星等其他載荷?;鸺芍袊\載火箭技術(shù)研究院(航天一院)為總體研制單位。

  按計劃,長征七號遙一火箭將于5月中旬運抵海南發(fā)射場,預計6月下旬實施發(fā)射。這次發(fā)射是載人航天工程空間實驗室階段4次飛行任務的開局之戰(zhàn)。在長征七號身上,從運輸?shù)桨l(fā)射方式都有革命性的變化。

  由于長征七號的首飛是我國運載火箭第一次在低緯度新發(fā)射場發(fā)射,所以在長征七號火箭的設(shè)計中,如何適應全新發(fā)射場的環(huán)境一直是研制人員關(guān)注的重點。

  第一、火箭做“防水”

  現(xiàn)役長征火箭發(fā)射,選擇窗口時都會專門避開雷雨天,而長征七號新一代運載火箭則能在雨中發(fā)射。因為考慮到海南發(fā)射場氣候潮濕,全年降水量大且濕度高。另外,長征七號的燃料中有液態(tài)氧,它的溫度是-183℃,因此火箭表面會出現(xiàn)水蒸氣凝結(jié)的現(xiàn)象。

  長征七號對“水”的防護滲透到了每個設(shè)計細節(jié)當中,在常規(guī)型號中,用來平衡整流罩內(nèi)外壓力的排氣孔,在內(nèi)陸發(fā)射時不用做單獨的防水,但是在長征七號火箭的身上,排氣孔也做了專門的防水措施。

  第二、能抗8級大風

  相比于內(nèi)陸戈壁上每秒9米左右的風速,文昌發(fā)射場的風速經(jīng)常達到每秒20米。為了保證火箭時刻都站得住站得穩(wěn),設(shè)計人員專門為它設(shè)計了防風減載裝置,可以在8級大風的情況下進行垂直轉(zhuǎn)運,抗風能力為目前長征家族之最。

  第三、體重大多是燃料

  雖然長征七號火箭起飛重量接近600噸,但里面鋼筋鐵骨的結(jié)構(gòu)和設(shè)備占重量比例很小,大部分都是燃料。作為衛(wèi)星等航天器前往太空的“專車”,自身重量越低,燃料越充足,能夠運送的“乘客”也就越多。

  第四、動力系統(tǒng)強大

  長征七號的動力系統(tǒng)變化很大,采用無毒無污染的液氧煤油作為燃料。液氧煤油發(fā)動機被譽為世界航天動力領(lǐng)域的珠穆朗瑪峰。其采用最先進的高壓補燃循環(huán)系統(tǒng),其推力比現(xiàn)有“長征”系列運載火箭發(fā)動機提高60%以上,運載能力是原來的3倍左右。液氧和煤油都是環(huán)保燃料,沒有污染。經(jīng)濟上,比常規(guī)發(fā)動機推進劑便宜60%;更重要的是其可重復使用。

  第五、推進劑可安全停放24小時

  與以往長征火箭發(fā)射前幾個小時開始加注不同,長征七號經(jīng)過專門設(shè)計和演練,它的液氧和煤油推進劑組合雖然屬于低溫燃料,但是可以安全停放24個小時,這樣便可以靈活應對多種發(fā)射需求,而且在發(fā)射前程序最為復雜的階段,減少了工作量,可以為成功發(fā)射爭取更多有利時間,提高可靠性。

  第六、發(fā)射平臺噴水降溫

  長征七號火箭發(fā)射點火的剎那,溫度會高達2800℃,和過去主要起支撐作用的鋼制發(fā)射平臺不同,海南文昌發(fā)射場使用的新一代發(fā)射平臺里面裝載著儀器設(shè)備,而且也需要多次使用,所以專門采用噴水降溫和涂特種防護涂層等方式,使它不怕被高溫摧毀。

  與此同時,備受矚目的海南文昌發(fā)射場,也將在今年隨著長征五號、長征七號的首發(fā),迎來其發(fā)射任務的處女秀,未來這一發(fā)射場將承擔更為重要的航天任務,有望成為我國最為繁忙的發(fā)射基地。(文|3sNews 葛宇)

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