“嫦娥二號”奔月離不開的“巨臂”

作者：馬俊 北京航空航天大學宇航學院飛行器設計專業碩士生

    金秋時節，月桂飄香，嫦娥二號將攜帶地球的祝福再訪月球。嫦娥二號衛星此次將在100公里的環月軌道上進行7米精度的照相觀測，併為嫦娥三號預選著陸區進行高分辨率成像。

    眾人目光齊聚嫦娥二號，媒體深入的挖掘了嫦娥二號的各方面信息，新華社為嫦娥二號項目總結的六大創新與突破中第一位的就是“運載火箭將直接將衛星發射至地月轉移軌道”，與尋常的發射活動相比，這裡有多大的進步呢？

    2007年4月12日，我國首個繞月衛星“嫦娥一號”在西昌衛星發射中心由長征三號甲型火箭發射升空，在其一年半的壽命中獲取了月球表面三維影像，分析了月球表面有關物質元素的分佈特點，並對月壤厚度、地月空間環境進行了探測，獲得了巨大的成功。然而嫦娥一號的奔月之路卻是漫長的。運載火箭首先將衛星發送到近地點200km、遠地點5.1萬公里的橢圓形地球同步軌道，經過調相軌道段、地月轉移軌道段和環月軌道段的飛行，在8次變軌歷經14天后才進入月球軌道。

    據安排，此次任務中將使用長征三號丙型火箭直接把嫦娥衛星送到近地點200公里，遠地點38萬公里的地月轉移軌道，從發射到近月點捕獲所需的時間減少到5天進入環月工作軌道時間縮短到7天。這在中國的發射歷史上是從未有過的，更高的初始軌道意味著火箭必須提供更大的推力，對於星箭分離時的要求也更高。

    探月工程已經完成了一期目標，即將開展二期任務，嫦娥衛星巡月于38萬公里之遙，帶著中華兒女的問候探索未知，是誰托舉了這個夢想呢？這便是長征三號甲和長征三號丙火箭，是它們強有力的臂膀將嫦娥系列衛星送入太空。

    “長征三號甲”火箭是由中國運載火箭技術研究院研製的三級液體火箭，它繼承了“長征三號”火箭的成熟技術，採用了新設計的液氫液氧三子級。火箭全長 52.52米，最大直徑3.35 米，起飛質量240噸，主要發射GTO（地球同步轉移軌道）的有效載荷，也可以發射低軌道、極軌道或逃逸軌道的有效載荷。其GTO運載能力為2.6噸。自1994年2月8日首次發射成功以來，至今發射成功率為100%。2007年6月被中國航天科技集團公司授予“金牌火箭”稱號。

    長征三號丙運載火箭是由經過適應性修改的長征三號甲運載火箭作為芯級、捆綁兩枚液體燃料助推器而構成的大型三級液體捆綁式火箭，火箭全長54.838米，起飛質量345噸，一、二子級直徑3.35米、助推器直徑2.25米，三子級直徑3.0米，衛星整流罩最大直徑4.0米。長征三號丙運載火箭主要用於發射地球同步軌道衛星，其GTO運載能力為3.8噸。2008年4月25日，中國首顆數據中繼衛星“天鏈一號” 便是由長征三號丙運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射升空的，這也是長征三號丙型火箭的首次發射。

    除了探月工程已經使用的長征3號甲和長征三號丙火箭，我國的長征系列運載火箭已經形成了4大系列11種型號，覆蓋了近地軌道、太陽同步軌道、地球同步軌道、地球靜止軌道等發射需求，至今已進行了130余次飛行，承擔了我國所有種類航天器和三十多顆國際衛星的發射任務，發射成功率在93%以上。長征系列火箭的運載能力為近地軌道9500Kg，地球同步轉移軌道5500kg，太陽同步軌道6100kg。

    目前新一代運載火箭（長征五號）正在研製中，要實現“通用化、系列化、組合化”的目標，以120噸液氧-煤油和50噸液氧-液氫兩種發動機為基礎，構成5米直徑、3.35米直徑和2.25米直徑三種模塊，組合形成不同大小的運載能力，可將目前的近地軌道運載能力由9噸提高到25噸，地球同步轉移軌道運載能力由5噸提高到14噸。預計將於2014年在新建的海南文昌航天發射場首發。

作者簡介：馬俊，現為北京航空航天大學宇航學院飛行器設計專業碩士生，曾參與中國空間技術研究院的技術改造項目“XX衛星姿軌控/推進倣真中心計算機研製”，參與航天東方紅衛星有限公司的“XX衛星編隊設計與倣真驗證平臺”，參與編寫了《衛星姿態控制動態模擬技術》專著，申請了一項發明專利。