从长征五号火箭发射失利看航天可靠性

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7月2日晚8时08分,新华社发布消息:7月2日19时23分,我国在中国文昌航天发射场组织实施长征五号遥二火箭飞行任务,火箭飞行出现异常,发射任务失利。


航天业历来是高风险行业。这次失利,与6月19日在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭发射中星9A广播电视直播卫星出现工作异常,卫星未能进入预定轨道,仅仅相隔半个月,因此颇为引人关注。


事实上,长征五号遥二火箭的失利,相比长三乙的失误,影响要严重得多。按照专家的话说,这次发射任务失败,就是火箭和卫星一起掉海里了。还不像前几次出现的问题,入轨虽然不成功,还能够不断调整,最终准确入轨,就是多消耗了燃料,相应缩短了卫星的寿命。


当然失败本身并不可怕,科学探索本来就讲究失败乃成功之母。从全球航天发射领域来看,中国长征系列火箭一直保持较高的成功率和可靠性,重要的是我们能否尽快找到失败的原因,从中汲取怎样的教训。


长征五号火箭,是中国航天史上最大的火箭,被昵称为“胖五”,中国未来的载人空间站、探月工程三期、以及火星探测预计都将使用长五火箭;此次长五遥二火箭,是长征五号运载火箭工程的第二发试验箭,所搭载的实践十八号卫星,不仅是中国史上最大的一颗卫星,也是世界上最大的地球同步轨道卫星,这颗重达七吨的卫星,承担了测试东方红五号通讯卫星平台、离子电推进系统、激光通信技术等关键任务。这么大的一个重型通信卫星平台,也就只有长征五号才能把它送到地球同步轨道。


长征5号在技术上有诸多特点:



1

首先是动力强


长征5号火箭芯一级上的50吨YF-77氢氧发动机在国际同类发动机中处于先进水平,具有运载效率高(比冲最高能够达到465秒,比现有常规燃料发动机性能提高约50%)、推力大等特点。4台助推器上的120吨YF-100液氧/煤油发动机是中国单台推力最大、技术最先进、应用前途最广泛的新型动力装置,该项技术的突破使中国成为世界第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机技术的国家。



更关键的是,相对于以往一些发动机剧毒燃料,这些发动机的燃料均无毒无污染,像液氢和液氧的燃烧产物为洁净度达99.99%的纯净水,具有绿色环保、零碳排放等优点,长征5号运载火箭也因此被誉为“绿色火箭”。



2

其次是块头大


长征5号全长56.97米,火箭直径5米,助推器直径3.35米,起飞重量为867吨。相对于以往的火箭,长征5号是中国首次采用5米直径的箭体结构,更粗的箭体结构可以容纳更多的推进剂,不仅可以减少火箭的级数,从而减少火箭的分离次数,提高火箭的可靠性,还可以产生更大推力。


加上之前提到的YF-77氢氧发动机和YF-100液氧/煤油发动机出色的性能,长征5号的起飞推力超过一千吨,近地轨道运载能力25吨,地球同步转移轨道运载能力14吨,相比之下,长征2F的重量为464吨,近地轨道运载能力为8.4吨,长征5号比长征2F的运载能力提升了2.5倍以上。



3

最后是创新多


相对于以往的长征系列火箭,长征5号是一款全新的火箭。长征5号上搭载了1000多台设备,10万多只电子设备,如果把仪器的电缆单根连起来总长超过100公里,在研制过程中,一共攻克了12项重大关键技术,取得了247项关键技术创新,其中还不乏颇具难度的创新——本次长五遥二火箭发射升空后,将把实践十八号卫星送入指定轨道。


卫星在轨运行期间将验证东方红五号新一代大型卫星平台关键技术,并开展Q/V频段通信等多项新技术在轨验证工作。然而,任务通信控制设备和火箭自身的通信控制设备是可能发生矛盾的,要解决这个矛盾是一个不小的难关。


新技术会带来更好的性能的同时,在成熟度方面有所欠缺,这也就为长征5号火箭的发射带来了不确定因素。而在上次长征5号发射失败后不久就再次发射,很可能未必对上次发射失败的原因能有深入分析。


因此,相关单位的当务之急是彻底排查找出原因,提升长征5号的可靠性,实现发现问题——解决问题——实现螺旋式提升。


来源:高质量系统

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