11月3日，我國(guó)推力最大的新一代運(yùn)載火箭長(zhǎng)征五號(hào)在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)騰空而起，勢(shì)如破竹地飛向太空。

航天人常說(shuō)“火箭運(yùn)載能力有多大，航天的舞臺(tái)就有多大”。長(zhǎng)征五號(hào)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)液體運(yùn)載火箭直徑由3.35米至5米的跨越，能夠?qū)⑽覈?guó)進(jìn)入空間能力提升2.5倍以上，可實(shí)現(xiàn)近地軌道運(yùn)載能力25噸級(jí)、地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力14噸級(jí)。未來(lái)，包括嫦娥五號(hào)月球取樣返回、載人空間站、首次火星探測(cè)等多項(xiàng)航天重大工程發(fā)射任務(wù)，都將由長(zhǎng)征五號(hào)承擔(dān)。

“它既是跨越式的，又是奠基性的。”中國(guó)工程院院士、運(yùn)載火箭技術(shù)專(zhuān)家龍樂(lè)豪評(píng)價(jià)說(shuō)。長(zhǎng)征五號(hào)工程創(chuàng)新難點(diǎn)多、技術(shù)跨度大、復(fù)雜程度高，代表了我國(guó)運(yùn)載火箭科技創(chuàng)新的最高水平；填補(bǔ)了我國(guó)大推力無(wú)毒無(wú)污染液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的空白，并使我國(guó)航天運(yùn)載能力進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)之列。

航天一甲子，“長(zhǎng)五”三十年。從提出設(shè)想到實(shí)現(xiàn)首飛，長(zhǎng)征五號(hào)的發(fā)展歷程覆蓋了半個(gè)中國(guó)航天史。

系列化設(shè)計(jì)：奠基新一代長(zhǎng)征火箭

“這三十年，我是看著長(zhǎng)征五號(hào)從無(wú)到有一路走來(lái)的。”龍樂(lè)豪說(shuō)。

1985年，時(shí)任航天科技集團(tuán)一院總體設(shè)計(jì)部主任的龍樂(lè)豪，對(duì)我國(guó)運(yùn)載火箭的發(fā)展進(jìn)行了思考。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了新一代“大火箭”的構(gòu)想，其后來(lái)被命名為“長(zhǎng)征五號(hào)”。

一年后，“大型運(yùn)載火箭和天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)”被列入863計(jì)劃，并于1988年開(kāi)始論證。通過(guò)對(duì)比國(guó)外新一代火箭，結(jié)合自身需求，專(zhuān)家們認(rèn)為當(dāng)時(shí)的長(zhǎng)征系列火箭存在運(yùn)載能力低、芯級(jí)直徑小、所用偏二甲肼和四氧化二氮推進(jìn)劑毒性大且價(jià)格昂貴等問(wèn)題，希望通過(guò)新型火箭來(lái)解決。

然而，當(dāng)時(shí)我國(guó)載人航天工程尚未立項(xiàng)；即使該工程立項(xiàng)后，對(duì)于載人飛船方案，長(zhǎng)征五號(hào)的運(yùn)載能力也頗為“浪費(fèi)”。有航天器專(zhuān)家問(wèn)：“搞那么大的火箭干嘛？我們沒(méi)有那樣的需求……”火箭專(zhuān)家們無(wú)言以對(duì)。

長(zhǎng)征五號(hào)用什么推進(jìn)劑，各方意見(jiàn)不一。所謂新一代運(yùn)載火箭，最大特點(diǎn)就是推進(jìn)劑綠色環(huán)保，常規(guī)推進(jìn)劑顯然不符合要求。但有專(zhuān)家認(rèn)為，液氫液氧燃料不太好“伺候”，會(huì)帶來(lái)很多麻煩；研制液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，也需要攻克許多難點(diǎn)。一來(lái)二去，圍繞長(zhǎng)征五號(hào)的討論延續(xù)到新世紀(jì)。

2002年，原國(guó)防科工委確定了新一代火箭“一個(gè)系列、兩種發(fā)動(dòng)機(jī)、三個(gè)模塊”總體發(fā)展思路，以及“通用化、系列化、組合化”設(shè)計(jì)思想。2006年，長(zhǎng)征五號(hào)立項(xiàng)研制得到了國(guó)務(wù)院的正式批準(zhǔn)。

龍樂(lè)豪認(rèn)為，長(zhǎng)征五號(hào)將成為我國(guó)新一代長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的奠基性型號(hào)。

其方案中的“三個(gè)模塊”，指使用液氧液氫燃料的5米直徑模塊，用液氧煤油燃料的3.35米直徑模塊和2.25米直徑模塊；“兩種發(fā)動(dòng)機(jī)”指地面推力50噸“液發(fā)-77”氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，和地面推力120噸的“液發(fā)-100”液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。在三個(gè)模塊基礎(chǔ)上，第一步組合制造出5米直徑芯級(jí)的大型火箭長(zhǎng)征五號(hào)，再進(jìn)一步組合制造出3.35米直徑芯級(jí)的中型火箭長(zhǎng)征七號(hào)，以及2.25米直徑的小型火箭長(zhǎng)征六號(hào)。最終形成近地軌道運(yùn)力覆蓋1.5至25噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力覆蓋1.5至14噸的“系列”。

“未來(lái)，長(zhǎng)征五號(hào)的5米直徑芯級(jí)，還能作為我國(guó)重型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征九號(hào)的助推器，助其實(shí)現(xiàn)約140噸的近地軌道運(yùn)載能力。”龍樂(lè)豪說(shuō)。

動(dòng)力先行：交著學(xué)費(fèi)實(shí)現(xiàn)跨越

“從正式立項(xiàng)到首飛，長(zhǎng)征五號(hào)可謂‘十年磨一箭’。但它的核心——發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)提前一步開(kāi)始研制。”中國(guó)工程院院士、原國(guó)防科工委副主任欒恩杰說(shuō)。

長(zhǎng)征五號(hào)擁有強(qiáng)大且綠色環(huán)保的“中國(guó)芯”：50噸級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，9噸級(jí)膨脹循環(huán)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)和120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。航天科技集團(tuán)六院院長(zhǎng)劉志讓介紹，上世紀(jì)90年代中期，該院已開(kāi)始了對(duì)新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研究。

2000年，120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目立項(xiàng)，其研制歷程一波三折。2001年進(jìn)行的四次整機(jī)試車(chē)中，兩次起動(dòng)不正常，另外兩次燃?xì)庀到y(tǒng)燒毀。連續(xù)的失敗，使研制隊(duì)伍情緒受挫，背負(fù)了沉重的壓力。“液氧煤油推進(jìn)劑我們第一次接觸，補(bǔ)燃循環(huán)方案是第一次用，自身起動(dòng)方式是第一次研究。這么多新技術(shù)，哪能不交學(xué)費(fèi)？”中國(guó)工程院院士、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)家張貴田鼓勵(lì)大家。

2002年5月，該發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試車(chē)取得圓滿(mǎn)成功，首次獲得了我國(guó)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)燃循環(huán)自身起動(dòng)特性參數(shù)；2006年7月，該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行首次600秒試車(chē)并獲成功，為長(zhǎng)征五號(hào)正式立項(xiàng)奠定了基礎(chǔ)。其研制突破了高壓補(bǔ)燃關(guān)鍵技術(shù)80余項(xiàng)，填補(bǔ)了我國(guó)補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)空白，實(shí)現(xiàn)了從常規(guī)有毒推進(jìn)劑開(kāi)式循環(huán)液體推進(jìn)技術(shù)，到綠色無(wú)毒推進(jìn)劑閉式循環(huán)液體推進(jìn)技術(shù)的巨大跨越。

2001年12月，原國(guó)防科工委、財(cái)政部聯(lián)合批準(zhǔn)“50噸級(jí)液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)項(xiàng)工程”立項(xiàng)。氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)是典型的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)，工作前要利用液氫和液氧，將發(fā)動(dòng)機(jī)各類(lèi)部件的溫度預(yù)冷至零下180攝氏度到零下250余攝氏度，同時(shí)要保證液氫液氧在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的穩(wěn)定輸送。為此，科技人員先后解決了低溫發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及關(guān)機(jī)時(shí)序、超高轉(zhuǎn)速高壓高效多級(jí)泵、大尺寸多孔面板發(fā)汗冷卻、大口徑超低溫氣動(dòng)球閥等百余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

記者了解到，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)火能力，可以持續(xù)工作500秒，用于火箭芯級(jí)，能實(shí)現(xiàn)僅用芯一級(jí)火箭就將有效載荷送入近地軌道。

首戰(zhàn)告捷：三大戰(zhàn)役的勝利

長(zhǎng)征五號(hào)首飛前夕，龍樂(lè)豪坦然表達(dá)了內(nèi)心的忐忑。“我們看起來(lái)笑容滿(mǎn)面，其實(shí)內(nèi)心一個(gè)勁翻騰。”他說(shuō)，“要到確定星箭分離、衛(wèi)星入軌，那顆心才能從嗓子眼落回去。”

動(dòng)力系統(tǒng)已初具雛形，但長(zhǎng)征五號(hào)火箭總體研制依然艱辛。“當(dāng)時(shí)我國(guó)火箭技術(shù)儲(chǔ)備和工業(yè)基礎(chǔ)還無(wú)法對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)研制提供支撐。別的不說(shuō)，僅五米級(jí)直徑的箭體設(shè)計(jì)、制造以及試驗(yàn)技術(shù)，就是很大的跨越。”龍樂(lè)豪說(shuō)。

至今，長(zhǎng)征五號(hào)研制共突破大直徑箭體結(jié)構(gòu)、大型低溫捆綁火箭耦合振動(dòng)抑制等12大類(lèi)247項(xiàng)新技術(shù)，累計(jì)開(kāi)展千余項(xiàng)、7000余次地面試驗(yàn)，創(chuàng)造了我國(guó)液體運(yùn)載火箭研制規(guī)模之最。

盡管技術(shù)攻關(guān)全部完成，龍樂(lè)豪最擔(dān)心的卻是設(shè)備可靠性。他曾因此經(jīng)歷過(guò)慘痛的失敗。

1996年2月15日，由龍樂(lè)豪任總設(shè)計(jì)師兼總指揮的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭首飛失利，起飛22秒后撞上山頭。“我的頭發(fā)這么白，跟那一夜有很大關(guān)系。”他說(shuō)。

長(zhǎng)三乙失利的原因令人唏噓——起飛前三秒，一根只有頭發(fā)幾十分之一細(xì)的金屬導(dǎo)絲脫焊，導(dǎo)致相關(guān)器件失靈、火箭姿態(tài)失控。“成功與失敗就在一線間。哪怕故障概率只有百分之零點(diǎn)幾，遇上了就是百分之百的失敗。”龍樂(lè)豪嘆道。

為此，長(zhǎng)征五號(hào)研制過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量控制管理，并采取了電氣系統(tǒng)三冗余措施，即三臺(tái)相同設(shè)備互為備份。但這只能讓成功率盡可能提高，誰(shuí)也沒(méi)法打保票。龍樂(lè)豪說(shuō)，以長(zhǎng)征三號(hào)乙為例，其儀器設(shè)備近千臺(tái)，電子元器件超過(guò)十萬(wàn)支，電纜總長(zhǎng)足夠圍北京五環(huán)繞一圈，而長(zhǎng)征五號(hào)的規(guī)模遠(yuǎn)大于此。“這么龐大的系統(tǒng)，稍不注意就有可能出差錯(cuò)。”他說(shuō)，“目前我們還沒(méi)發(fā)現(xiàn)隱患，但仍在冥思苦想。”

此外，航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師婁路亮表示，該火箭飛行時(shí)，液氧煤油、液氫液氧兩種發(fā)動(dòng)機(jī)將同時(shí)工作，這在我國(guó)是首次，國(guó)際上也只有前蘇聯(lián)的能源號(hào)運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)過(guò)。“風(fēng)險(xiǎn)在于，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的特性、‘脾氣’各不相同，一起工作會(huì)出現(xiàn)什么情況，我們?nèi)狈φJ(rèn)知，在地面也無(wú)法真實(shí)模擬，只能靠實(shí)際飛行得到完全驗(yàn)證。”他說(shuō)。

11月3日，長(zhǎng)征五號(hào)首飛成功的消息傳回，人們的心放下了。欒恩杰將此總結(jié)為“三大戰(zhàn)役的勝利”。“從上世紀(jì)90年代中期至今，頭十年是發(fā)動(dòng)機(jī)戰(zhàn)役，后十年是火箭戰(zhàn)役，同時(shí)我們還完成了海南發(fā)射場(chǎng)等配套設(shè)施的建設(shè)。”他說(shuō)，“這三大戰(zhàn)役構(gòu)成了長(zhǎng)征五號(hào)的首飛成功。”

放眼深空：提供更大的航天舞臺(tái)

1978年，美國(guó)總統(tǒng)卡特的安全事務(wù)顧問(wèn)訪華，為了顯示兩國(guó)友好并展示科技實(shí)力，他帶來(lái)了不尋常的禮物——1克月壤。“不久后，中國(guó)人將從月球取回2000克月壤樣品。”龍樂(lè)豪充滿(mǎn)期待。

記者了解到，我國(guó)計(jì)劃于2017年發(fā)射嫦娥五號(hào)探測(cè)器，登陸月球并采樣返回。長(zhǎng)征五號(hào)將成為此次任務(wù)的運(yùn)載工具。

婁路亮介紹，長(zhǎng)征五號(hào)的整流罩直徑達(dá)5.2米，一次能將20多噸重的空間站艙段送入太空。我國(guó)將用長(zhǎng)征五號(hào)B發(fā)射空間站，已經(jīng)計(jì)劃了五次發(fā)射任務(wù)。

2020年，我國(guó)還將用長(zhǎng)征五號(hào)發(fā)射火星探測(cè)器。后續(xù)一些地球同步軌道發(fā)射任務(wù)也在規(guī)劃中。

長(zhǎng)征五號(hào)是我國(guó)運(yùn)載火箭升級(jí)換代的里程碑，也是我國(guó)由航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志。它為我國(guó)新一代運(yùn)載火箭系列化、型譜化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，將為后續(xù)探月、載人航天、火星探測(cè)等國(guó)家重大工程提供有力保障。其投入應(yīng)用后，必將為我國(guó)未來(lái)航天活動(dòng)提供廣闊的空間。

（科技日?qǐng)?bào)文昌11月3日電）