【天下】长征七号：中国航天进入太空新动力

整装待发的长征七号运载火箭正在文昌航天发射中心垂直总装厂房进行测试。(除署名外均屠海超摄）

长征七号运载火箭正在垂直总装测试厂房总装。

长征七号运载火箭使用了新型整流罩。徐婷婷摄

报记者 郑蔚

6月25日，当我国最新研制的新一代运载火箭长征七号从海南文昌航天发射中心2号工位上腾空而起，两个芯级火箭和4个助推器同时喷出的熊熊烈焰，在海南的夜空和铜鼓岭脚下的碧波上划出两道明亮的弧线时，现场的中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院科技人员和所有的航天人，都抑制不住内心的激动和自豪。

航天人格外看重长征七号运载火箭的这次首飞，不仅它是文昌航天发射中心建成后的首次发射，还因为长征七号是我国迄今为止载重吨位最大的运载火箭。它能否成功发射，事关其在未来的二三十年里，能否担负起我国一系列航天发射的重任，以及我国未来后续新型号运载火箭的研制能否顺利进行。

就在文昌航天发射中心严谨有序地推进“首发”的各项准备工作的日子里，记者走进中国运载火箭技术研究院文昌试验队，听该院有关专家和领导讲述长征七号的创新点，以及中国长征系列运载火箭未来的使命。

专家访谈

长征七号为我国新一代中型运载火箭

——对话长征七号副总指挥张涛

我国载人空间站需要长征七号

报：长征七号研制是怎么提出的？当时考虑它主要承担什么发射任务？

张涛：最早提出研制长七的专家，是我们的老院长、中国工程院院士王永志同志。提出研制长七的主要目的，是为了建设我国的载人空间站。国家航天部门已经宣布，将在2020年前后完成中国载人空间站的建设任务。俄罗斯“和平号”空间站最初的设计寿命只有5年，1986年2月发射升空后，实际载人飞行了13年，全部在轨时间超过15年后坠毁在南太平洋；而正在运行的“国际空间站”，其建成后的设计寿命为15-20年。中科院空间应用工程与技术中心权威人士已经透露，我国未来的第一个载人空间站的在轨运行时间也应当在10年以上。在载人空间站在轨运行期间，必须由货运飞船为其运送货物和燃料。为了降低飞行成本，货运飞船就必须一次能为载人空间站送去尽可能多的物资和给养，所以发射货运飞船的运载火箭也必须大些、更大些。但当时，我们有效载荷最大的运载火箭是长二捆(“CZ-2F”)，它的有效载荷约9吨，所以研制火箭推力和有效载荷更大的运载火箭，就成了中国航天人必然的选择。

报：听说长征七号开始时的型号是“CZ-2F/(H)”，而现在命名为“长征7号”，这中间有什么区别？

张涛：研制长征七号，对我们运载火箭技术研究院来说，真是“八年磨一剑”。2008年11月，我们院就组建了最早的型号队伍；2011年1月，长征七号和我国载人空间站工程一起通过国家立项。那为什么最早的型号是“CZ-2F/(H)”？　因为最初的设想是在长二捆的基础上，花5年左右的时间，实现更换新燃料的目标。这个“H”，就是“换”的意思。现在的长征七号，不仅燃料换了，发动机换了，火箭的布局也换了。长征七号实现了有效载荷运载能力从9吨向13.5吨的跨越，前后花了将近8年时间，这与国际上研制一个新型号的运载火箭的周期为8至10年是基本吻合的。

长征七号是“跨代”的运载火箭

报：请具体介绍一下长征七号有哪些主要的创新点。

张涛：长征七号与长二捆相比，除了火箭结构的直径都是2.25米和3.35米没有变化以外，可以说别的都变了。与过去的长征二号、三号、四号系列火箭相比，它有着“跨代”的特征，是我国新一代无毒无污染环保中型运载火箭。

首先，它采用了新动力。长征七号的全长为53.1米，采用的是二级半结构，中间最下面的芯一级高度逾26米，还捆绑有4个助推器，助推器的高度比长二捆的助推器高了将近一倍，高达27米。4个助推器的直径是2.25米，每个装有一台液氧煤油发动机，每个推力达到120吨，比过去的75吨增大了60%。火箭芯一级的直径仍是3.35米，内装2台120吨的液氧煤油发动机。芯一级上面是一个将近3米高的级间段，上部芯二级装

有4台18吨推力的液氧煤油发动机。火箭最上部的整流罩也作了改进，高度为13米，直径为4.2米。

火箭按程序点火后，正常情况下在7秒钟之后形成730吨推力。火箭起先缓缓离开发射台，然后越飞越快，直射苍穹。

首次发射的长征七号的近地轨道运载能力为13.5吨，太阳同步轨道运载能力达到了5.5吨。它运载能力的增强，不仅是因为火箭的“个子”比过去大了，还因为它采用了新燃料。新型发动机的全称是“液氧煤油高压补燃发动机”，使用的燃料是液氧和煤油，与过去使用的燃料偏二甲肼、四氧化二氮相比，不仅无毒无污染，而且火箭发动机的推重比更大，如以人来比喻，就是不仅个子长高了，而且力气也更大了。

报：但是，长征七号运载火箭的“个子”大了，加注的燃料也多了，其自身的“体重”不是也增加了吗，还能“身手矫健”吗？

张涛：运载火箭的推力大了，火箭的力学特性就会发生变化，比如它的重量、发射时的振动和冲击都大了。在研制长征七号时，设计师们已经考虑到了这一挑战，对火箭的结构和布局进行了优化，使其自身结构的重量更轻。长征七号起飞时，整体重量近600吨，其中火箭自身钢筋铁骨的结构重量仅占一成左右，约九成重量为燃料，这使得运载火箭得以装载更多的有效载荷。

报：除了新动力、新能源以外，长征七号还有什么创新？

张涛：长征七号还采用了新的布局和新的结构。新的布局体现在发动机首次实现了联合摇摆控制，过去助推火箭的摇摆角度有限，而长征七号4台助推器的发动机都可进行单摆、第一级芯级里的2台发动机可实现双摆；第二级芯级里的4台发动机2台固定、2台可以实现双摆，这使得整个运载火箭的飞行控制更为“操控自如”。

更为强劲的动力系统，也带来了运载火箭的力、热环境的恶化，各部件的耦合条件也更为复杂，因此我们对长征七号的结构也进行了优化。过去运载火箭捆绑的助推器是“两点支撑”，现在长征七号采用的是全新的“三点支撑”，又叫“超静定捆绑”，火箭的贮箱也使用了新型材料。

长征七号还有了更聪敏的“大脑”，由于采用了三总线控制的冗余技术，具有自我检测和备份功能，提高了运载火箭的安全性和可靠性。新研制的“新三垂”发射台，大大缩短了燃料加注后的发射准备时间。

在发射时，还首次采用了级间二次分离技术。就是发射后三分钟左右，4个助推火箭先行分离，芯一级发动机再飞行十多秒后分离；此后是级间段分离，然后芯二级的4个发动机点火，将有效载荷送入预定的轨道，实现船箭分离。

长征七号具有中雨发射升空能力

报：您曾说过，长征七号是我国第一个全三维数字化设计的运载火箭。这枚全部在计算机上设计出来的运载火箭，在运到海南文昌航天发射中心进行实地合练后，有没有遇到过新的问题？

张涛：长征七号确实是我国首枚全三维数字化设计出来的运载火箭。也就是说，整个长征七号运载火箭的22种、42部段全部是通过数字化设计后下厂制造的。它标志着我国运载火箭的研制能力已接近波音、空客和NASA，我运载火箭迈入了全生命周期数字化时代的大门。

在运载火箭研制的过程中，对液氧煤油发动机进行了总计超过5万秒的试车试验，期间不断地优化完善，达到了较稳定的设计要求。2014年年底，长征七号合练箭抵达文昌航天发射中心，开展了近3个月的合练，我们还是发现了一些新的问题。主要是海南自然环境的高温、高湿和高盐雾，以及海边的浅层风影响比较大。长征七号使用的液氧低温达到-183℃，在海南的高温高湿环境中，加注后的箭体上易结霜滴水，影响飞行安全。而且海南的湿度特别大，过去在酒泉、太原航天发射中心，那里的气候非常干燥，有时甚至过度干燥；西昌航天发射

中心位于群山之中，湿度也不小，但基本不影响飞行安全；文昌傍海，湿气要大得多，如不采取特殊的防湿防水措施，就有可能造成运载火箭内的仪器线路短路，且当地全年12小时内降水5-15毫米的中雨较多。好在最初设计时，就有针对性地专门做了“防水”设计。在合练过程中，又进一步优化了防潮防湿的措施。现在我们还可以自信地说，长征七号运载火箭是我国第一枚拥有在中雨条件下正常发射能力的运载火箭，这个能力是长二、长三、长四等运载火箭所不具备的。当然，我们会尽量挑一个好天气发射，以确保首飞取得圆满成功。

经过合练，长七的低温燃料加注后成功实现了可停放24小时，创下了低温燃料停放时间最长的纪录，这可为成功发射争取更多的有利时间。

报：长征七号的可靠性设计指标是多少？

张涛：长征七号的可靠性设计指标是0.98，这是国际上运载火箭可靠性设计指标中最高的。国际上运载火箭可靠性设计指标通常为0.95-0.96。美国航天飞机就曾遭遇了两次重大失误，其可靠性还达不到这一标准。我们把可靠性的指标设计得这么高，是因为长征七号未来要承担的重要使命是为我国的载人空间站服务，具有载人飞船发射的潜在使命，所以可靠性指标必须定得很高，以确保万无一失。

今年下半年，我们还将在酒泉航天发射中心发射第二个空间实验室“天宫二号”，以及载有两名宇航员的“神舟十一号”，并与“天宫二号”实现对接。明年，长征七号将开始大显身手，将我国第一艘货运飞船“天舟一号”送上太空，实现与“天宫二号”的对接，为将来建设我国第一个载人空间站热身练手。

航天强国需新一代环保运载火箭

“近二十年，我国的长征系列运载火箭已达到世界先进水平，发射的平均成功率可达96%，这一成功率已领先于美国和俄罗斯，居世界首位。”当长征七号运载火箭在海南文昌发射基地紧锣密鼓地准备首次发射时，中国航天科技集团运载火箭技术研究院党委书记郝照平接受记者采访时说道。

中国跨入国际航天第一梯队

运载火箭的运载能力不仅代表一个国家自主进入空间的能力，也体现了其最终利用空间和发展空间技术的能力和水平。它既是一个国家航天能力的基础，也是一个国家综合国力的体现。

我国运载火箭的老专家陈克明曾说过一件往事：1968年1月26日，在我国内蒙古呼和浩特东郊的一家航天工厂里，长征一号第三级固体发动机首次试车。固体火箭发动机直径为770毫米，装药量将近2吨，它的使命是在飞行到600公里高空后点火，将“东方红一号”卫星送至预定轨道。但谁也没有想到，点火后仅仅30秒，发动机竟然发生爆燃，带着熊熊火焰“挣脱”了试车台。而仅仅一年半以后的1969年7月，美国的“阿波罗-11”宇宙飞船就实现了登月。

这就是当年我国航天事业和世界航天强国的差距。郝照平说，中国航天虽然起步较晚，但进入太空的能力目前已达到航天大国的水平。

1970年4月24日，长征一号运载火箭将我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”射入太空；2003年10月15日，“神舟五号”宇宙飞船载着航天员杨利伟，实现了中华民族的飞天梦想；2007年　10月24日，我国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌航天发射中心顺利升空，开启了我国探月工程。这中国航天史上的三大里程碑，见证了我国航天事业艰难而飞速的发展。

郝照平说，“十二五”期间，俄罗斯每年航天发射数量保持在20-30次，最高达到了35次；美国每年20次左右；中国则以每年近20次的数量稳居第三，这表明中国进入太空的能力已跻身国际第一梯队。达到世界先进水平的长征系列运载火箭，实现了串并兼具、固液并存、常温和低温共用，三级和上面级可实现两次起动，还能实现一箭多达20星的发射，我们的运载火箭已经能把卫星送到任何轨道。中国的载人航天工程也赢得了国际同行的尊重。

人才是中国航天最大的优势

在文昌航天发射中心，记者见到中国运载火箭技术研究院试验队的科技人员中，年轻的新面孔越来越多。

郝照平认为，中国航天的未来在于人才的优势。截至2013年，中国航天科技集团公司17万余员工中，45岁及以下的人员占81%，35岁及以下的占54%。在运载火箭技术研究院，35岁以下人员比例为53%，科技人员平均年龄为35.3岁，比欧美发达国家要年轻15岁。该院负责型号研制的130位总设计师和总指挥，平均年龄为45.6岁，正是经验丰富、年富力强、出重大成果的年龄段。

60年前，中国航天事业刚刚起步时，就汇聚了一大批难得的科技精英。当时的大学生积极响应国家号召、毕业是按国家计划分配的；而现在的年轻人是在自主择业的大环境下主动选择航天事业的，他们更看重的是航天事业的重大意义和发展空间。“正是载人航天工程、探月工程、火星探测、高分辨率对地观测系统、空间科学与应用领域以及北斗导航系统等一系列重大的航天工程相继推进，有事可干，有‘星’可追，才吸引了一大批有理想、有文化、有抱负的年轻人投身我国航天事业。”郝照平说。

对此，美国航天局前任局长迈克尔？格里芬也承认：“我们认为最可怕的不是中国航天所取得的成就，而是现在领军和主导中国航天的这些人太年轻了。他们会工作很多年，会创造很多骄人的业绩。”

重型运载火箭将于2030年前后首飞

数据显示，“十一五”期间，长征火箭共发射48次；“十二五”期间，长征火箭发射86次。从2015年9月13日至今年2月2日，长征运载火箭总共执行了9次发射任务。以单一系列的运载火箭执行如此高强密度的发射，在国际上也并不多见。

郝照平说，预计“十三五”期间，长征火箭的发射将达110次，年增长率逾50%。到2020年，年均发射运载火箭30发，我国在轨航天器数量将超过200枚。同时，我国还将成为全球第五个能够进行深空探测的国家。

未来运载火箭的三大发展方向是低成本运载火箭、重型运载火箭和可重复使用的运载火箭。子级可以回收的运载火箭可以有效降低运载火箭的成本。据悉，对世人关注的这一研发项目，该院研发中心也在积极研究中。该院可回收火箭团队负责人申麟日前曾透露，也许他们将采用与美国SpaceX公司不同的技术路径。“因为我国‘神舟’飞船采用的单伞回收方式已经非常成熟，再加上缓冲气囊，我们的缩比箭体回收实验证明，有望取得更好的效果。”他说。

长征七号副总指挥张涛说，这次实现首飞的长征七号运载火箭，是我们新一代中型运载火箭的基本型，今后将根据不同的航天任务实施不同的改型，也已在计划之中。“可以说，现役运载火箭的更新换代已被列入规划，未来将是老一代运载火箭和新一代运载火箭的共存时期，但长征七号及其改进型在未来十多年里有可能承担80%的航天发射任务。”

今年第四季度，文昌航天发射中心还将发射我国新研制的长征五号运载火箭，长征五号可将25吨重的物体送上太空，成为我国载人空间站工程和探月工程新的生力军。明年，长征五号将在文昌航天发射中心将“嫦娥五号”探测器发射升空，“嫦娥五号”探测器执行我探月工程“绕、落、回”的返回阶段任务，难度也最大。它由轨道器、返回器、着陆器和上升器组成，目前的目标是它将为我们带回约2000克的月球样品。

郝照平说，明年长征七号发射“天舟一号”，并与“天宫二号”空间实验室成功交会对接后，预计在2018年将完成研制并发射“天和一号”空间站核心舱，中国空间站的建造将正式起飞。随后，还将发射两个实验舱与“天和一号”空间站核心舱交会对接。

他透露说，目前，该院已领衔开展推力更大、运载能力更强的重型运载火箭的技术研究，并取得一定成果。他们的设想是，用15年时间完成重型运载火箭长征九号的研制，将我国进入空间的能力比现在提升5倍以上，并在2030年左右实现首次飞行。届时，它将在更为遥远的深空留下我们中国航天人探索宇宙秘密的航迹。