出品：科普中國

　　制作：長征⑨號團(tuán)隊(duì)

　　監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

　　2016年6月，新一代中型液體燃料運(yùn)載火箭長征七號首飛成功，并于2017年4月成功將天舟一號貨運(yùn)飛船送入太空。此前，在《長征七號，走你》（http://www.kepu.net.cn/ydrhcz/ydrhcz_zpzs/ydrh_2016/201606/t20160625_471318.html）一文中，筆者就提到，長征七號具有將載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）的能力。歷經(jīng)四年多，長征七號A型千呼萬喚始出來。

　　2021年3月12日，中國文昌航天發(fā)射場，我國新一代中型高軌液體運(yùn)載火箭長征七號A運(yùn)載火箭發(fā)射成功，將試驗(yàn)九號衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。

　　長征七號A運(yùn)載火箭起飛 來源：中國航天科技集團(tuán)

　　有些人可能會奇怪，將載荷送去地球同步轉(zhuǎn)移軌道的話，明明長征三號乙這種金牌火箭用得好好的，為什么還要安排“長征七號A”？這可以從幾個方面來解釋。

　　首先，是已經(jīng)被吐槽了無數(shù)次的“燒毒”問題。

　　長征三號乙（圖片來源：國家航天局）

　　盡管“長征三號”系列運(yùn)載火箭已經(jīng)是我國運(yùn)載火箭歷史上的傳奇，享有“金牌火箭”的稱號，但其主要動力所使用的UDMH-N2O4（偏二甲肼-四氧化二氮）的燃料體系，在目前看來已顯得落后。盡管UDMH-N2O4體系具有混合即燃、可常溫貯存、密度比沖高的優(yōu)點(diǎn)，然而無論是偏二甲肼還是四氧化二氮都是具有高毒性以及腐蝕性的。一枚火箭需要數(shù)百噸的燃料，即便有極少量的燃料沒有得到燃燒，也將導(dǎo)致大量污染物的泄露。這同時也意味著，在一枚火箭發(fā)射升空之后，發(fā)射場仍然是具有相當(dāng)大的污染風(fēng)險，而落區(qū)也將遭受污染。

　　與之形成鮮明對比的是，去年年底使用液氫液氧燃料的“長征五號”復(fù)飛成功之后僅僅數(shù)分鐘，工作人員便能接近余溫尚存的發(fā)射架進(jìn)行檢查。因此，改變火箭燃料，將為地面工作者提供相當(dāng)大的便利。

　　其次，是“長征七號A”所帶來的的GTO（地球同步轉(zhuǎn)移軌道）運(yùn)力提升。

　　紅色的就是地球同步轉(zhuǎn)移軌道（圖片來源見水?。?/p>

　　盡管“長征五號”的GTO達(dá)到了14噸，能夠發(fā)射未來的新一代超大尺寸通訊衛(wèi)星平臺“東方紅五號”，然而在地球同步軌道上運(yùn)行的不僅僅有通訊衛(wèi)星，還有導(dǎo)航衛(wèi)星、對地觀測衛(wèi)星等等。例如我國的高分四號衛(wèi)星，它位于地球同步軌道上開展對地觀測任務(wù)，分辨率達(dá)到了50米級。但值得注意的是，“高分四號”已經(jīng)逼近5噸，接近了“長征三號乙”的運(yùn)力上限，同時更高的對地觀測精度要求（例如20米級）將會讓成像系統(tǒng)繼續(xù)小幅增重。顯然，“長征三號乙”將無法滿足未來的發(fā)射需求，而動用“長征五號”則是“殺雞用牛刀”，過于浪費(fèi)。

　　搭載“高分四號”衛(wèi)星的長征三號乙運(yùn)載火箭發(fā)射升空（圖片來源：新華社記者 薛玉斌 攝）

　　那怎么辦呢？如果基于已有的“長征七號”構(gòu)型，再添加一級以YF-75氫氧發(fā)動機(jī)為主要動力的上面級，就可以擁有7噸的GTO投送能力！不多不少，正好可以滿足此類更大質(zhì)量同步衛(wèi)星的發(fā)射需求，這正是“長征七號A”的誕生思路。同時，當(dāng)前國際主流地球同步軌道通訊衛(wèi)星的質(zhì)量在5-7噸，這也意味著，“長征七號A”在國際通訊衛(wèi)星發(fā)射市場中也將具有一定的競爭力。

　　第三，“長征七號A”運(yùn)載火箭芯級尺寸為3.35米。

　　長征七號A（圖片來源：中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院新聞中心）

　　這就意味著，它能靠火車運(yùn)輸?shù)姆绞角巴覈鴥?nèi)陸的三大發(fā)射場，只要我們對已有的發(fā)射工位進(jìn)行改造，就有機(jī)會開展發(fā)射任務(wù)。在文昌衛(wèi)星發(fā)射中心僅有1個“長征七號”發(fā)射工位的情況下，能夠在更多的發(fā)射中心發(fā)射，將有可能更加有效地分流發(fā)射壓力。

　　第四，“長征七號A”目前可以認(rèn)為是基于“長征七號”基本型的改進(jìn)版，利用了大量成熟的技術(shù)與成果。例如，一級與助推級發(fā)動機(jī)是與長征五號同款的YF-100，二級發(fā)動機(jī)是與長征六號同款的YF-115，上面級是與長征三號同款的3米直徑箭體，YF-75發(fā)動機(jī)等。未來在應(yīng)用了YF-100K泵后擺式發(fā)動機(jī)、YF-100M高空版發(fā)動機(jī)、YF-75D發(fā)動機(jī)、3.35米直徑上面級后，“長征七號A”的運(yùn)力及整流罩直徑將能夠得到進(jìn)一步提升，為載荷提供更多的設(shè)計余量，還可以為衛(wèi)星設(shè)計師們的頭發(fā)提供更加充足的保障。

　　第五，“長征七號A”將首次出現(xiàn)助推器與芯級不分離的情況。在前期披露的“長征八號”系列運(yùn)載火箭中，“長征八號”火箭的垂直回收版本也是助推器不分離的，此次“長征七號A”運(yùn)載火箭在第一級分離后，也將為后續(xù)可能的火箭垂直回收復(fù)用提供更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時，如果“長征七號A”以及后續(xù)改型仍然選擇在內(nèi)陸地區(qū)發(fā)射的話，其在我國領(lǐng)土內(nèi)的落區(qū)個數(shù)也將縮減為一個，盡管不能變成0，但其對于保護(hù)落區(qū)人民的人身與財產(chǎn)安全仍然有著重要的作用。

　　此次“長征七號A”的首飛成功，盡管其意義不如“長征五號”那么大，但依然影響深遠(yuǎn)。可能在不遠(yuǎn)的將來，功勛卓著的老一代火箭“長征二號”、“長征三號”、“長征四號”將完成其歷史使命，接棒給新一代的運(yùn)載火箭。