中國火箭專家：未來或將建造空間太陽能電站

資料圖：太空太陽能電站示意圖

資料圖：龍樂豪院士

原標題：專訪龍樂豪院士

努力實現運載火箭技術的新跨越

——專訪運載火箭技術專家龍樂豪院士

龍樂豪，中國工程院院士，我國著名運載火箭技術專家，曾主持和參加國家重點工程中運載火箭與導彈的研製，取得重大成就。龍樂豪院士是長征三號甲系列運載火箭首任總設計師兼總指揮，全面主持研製工作，成功研製出新技術多、難度大、具有世界一流水平的大型火箭群體，對實現我國新一代應用衛星發展戰略目標，擴大航天的對外交流合作，產生了深遠和重大的影響，獲國家科技進步特等獎。在中國航天事業創建60周年之際，本刊對龍樂豪院士進行了專訪。

記者：今年是中國航天事業創建60周年，請您回顧一下60年來我國運載火箭技術的發展。

龍樂豪：60年來，我國運載火箭技術經歷了五大步的發展，成功研製了20個型號的火箭。第一步，運載火箭技術在彈道導彈的基礎上起步，最典型的就是長征一號火箭。當時，周恩來總理下決心研製和發射我國第一顆人造地球衛星，於是我們在東風四號中遠程彈道導彈的基礎上增加了一個小型固體自旋穩定上面級，研製出長征一號運載火箭，將我國第一顆人造地球衛星成功送入軌道。長征一號火箭共發射了兩次，都取得了成功。另一個是長征二號火箭，它在東風五號導彈的基礎上研製，成功發射了返回式衛星。第二步，是按照運載火箭自身發展規律研製火箭，要求火箭運載能力大、性能高、可靠與廉價。最典型的代表是長征三號火箭，它在東風五號導彈的基礎上增加了以液氫液氧為推進劑的第三級。長征三號火箭將我國第一顆通信衛星發射到地球同步轉移軌道上。後來在此基礎上，發展了長征三號甲系列火箭（包括長征三號甲、長征三號乙和長征三號丙三型火箭）；以後又有長征四號火箭。第三步，按照載人發射需要而研製的運載火箭，典型代表是長征二號F火箭，它是在長征二號E火箭的基礎上改進完善的，著重在可靠性上進行了很大的提高。第四步，是研製使用環保綠色推進劑的新一代運載火箭。一般來說，新一代運載火箭通常是指長征五號、長征六號、長征七號及長征十一號。早在20世紀80年代中期，我們就積極呼籲國家研製使用液氧煤油環保推進劑的運載火箭，2006年國家正式立項，研製長征五號新一代大推力運載火箭，經過10年時間，長征五號將於今年實現首飛。第五步，是研製快速響應運載火箭，典型的代表是長征十一號，也包括航天科工集團的「快舟」火箭。

如果按照綜合技術評分法（包括火箭運載能力、採用的技術含量等要素）對我國運載火箭進行評估，得分在30分以下的為第一代火箭，也就是長征一號和長征二號；得分在30到50分之間的為第二代火箭，包括長征二號E、長征二號丙SM、長征二號丙SMA、長征二號丁、長征三號及長征四號甲火箭；得分在50到70分之間的為第三代火箭，包括長征四號乙、長征四號丙、長征二號F及長征三號甲系列火箭；得分在70分以上的是第四代火箭，是指包括長征五號、長征六號、長征七號及長征十一號在內的新一代火箭，長征六號和長征十一號已經首飛成功，今年將實現長征五號和長征七號的首飛。總的來說，從世界的眼光來看，長征系列火箭這個大家族，在世界上的地位是能夠引以為傲的。首先，火箭品種齊全，近地軌道的運載能力小、中、大都有，能夠滿足國民經濟建設以及部分國外用戶的需求，為實現航天三大里程碑做出了歷史性貢獻；其次，長征系列火箭的可靠性比較高，按照國際標準統計，從1957年到2015年，全球共發射5400多次，長征系列火箭的成功率是95.5%，而全球平均發射成功率是91.5%。

記者：長征三號甲系列運載火箭被譽為「金牌火箭」。您曾擔任該系列火箭的總指揮兼總設計師，請您談談「金牌火箭」是如何研製出來的？

龍樂豪：首先，長征三號甲系列火箭是設計出來的。我們朝著系列化、通用化、模塊化、世界一流的目標來設計該系列火箭，起點比較高，具有前瞻性。其地球同步轉移軌道運載能力為2.5~5.2噸，基本上滿足國內發射各類衛星的需求，佔領了國內通信衛星發射服務市場絕大部分比例。通過實行「系列化、通用化、模塊化」，我們在長征三號甲的基礎上「上改下捆」、「先改後捆」，也就是先將上面級進行重新設計，形成長征三號甲火箭，然後在下面捆綁不同數量的助推器，形成長征三號乙和長征三號丙火箭兩個新的型號。即捆綁兩個助推器就成為長征三號丙火箭，如果捆綁四個助推器就成為長征三號乙火箭。這樣做，既快又省錢，還可靠。到目前為止，長征三號甲系列火箭的發射次數約佔我國火箭發射次數的三分之一，發射國外衛星的數量占我國火箭發射國外衛星數量的一半左右，是我國主力火箭之一。

其次，長征三號甲系列火箭是製造出來的。該火箭的製造工藝技術要求比較高，我們的工藝經過不斷磨合之後比較成功。比如，火箭三級發動機螺旋式噴管焊接工藝製造要求高，這項工藝經過不斷磨合，不斷試驗，反反覆復地考核，已經比較成熟。「大國工匠」高鳳林團隊在這方面功不可沒。

第三，長征三號甲系列火箭是不斷錘鍊出來的。運載火箭技術的成熟經歷了千錘百鍊。1993年長征三號甲火箭在發射場進行第一次合練的時候，發現大大小小的問題有123個，我們一個個進行排查和解決。今天的長征三號甲系列火箭有時在發射場合練一個問題也沒有。長征五號火箭合練中發現的問題也不到20個。這些成績是逐漸積累的結果，說明我們的運載火箭技術在不斷地進步。從此看出，經過這麼多年的磨練和不斷完善，火箭的可靠性越來越高，性能也越來越好。

記者：請您介紹一下我國新一代運載火箭的性能和特點。

龍樂豪：我國新一代運載火箭包括長征五號、長征六號、長征七號及長征十一號。從火箭運載能力大小順序來說，長征六號屬於小型火箭，長征七號屬於中型火箭，長征五號屬於大型火箭。早在二三十年前，我們就提出了新一代大型運載火箭的設計方案，這就是長征五號。後來，又覺得還應該研製新一代小型火箭，於是有了長征六號。為了讓未來貨運飛船能夠由新一代火箭送入太空，逐步淘汰有污染的長征二號F火箭，我們研製了替代的新型號，即具有中等運載能力的長征七號火箭。

對於長征六號火箭，按照最初的定位，是用於發射小衛星，低軌運載能力在500千克以下，但是隨著市場需求的變化，長征六號也可以捆綁兩個或四個助推器，增加其運載能力。

長征七號火箭就是瞄準運載貨運飛船到低地軌道，以替代長征二號F火箭。它採用兩級半構型，低軌運載能力比長征二號F火箭還要大，達13.5噸，當然也可以發射太陽同步軌道衛星。

長征五號火箭是目前我國運載能力最大的火箭，低軌運載能力是25噸，主要用於發射空間站；也能將衛星發射到地球同步轉移軌道，相當於把長征三號乙火箭的5.5噸提高到14噸，可以實現「一箭雙星」或「一箭多星」發射；另外，也可以將月球探測器送到月球，用於發射嫦娥五號和嫦娥六號探測器等。

長征十一號火箭是一種小型固體運載火箭，起飛質量50噸級，長度20米級，低軌道運載能力200到300千克，是一種快速響應運載火箭，12個小時之內就能完成發射任務，這是目前其他長征系列火箭無法做到的。

此外，我們還設計了長征八號小型運載火箭，從構型來說，實際上就是長征七號的一級加上長征三號甲系列火箭的第三級，而形成的兩級火箭，用來替代長征二號丙、長征四號等，是一種高性能、簡潔可靠的火箭構型。

記者：今年長征五號火箭將首次發射。對比國際主流運載火箭，我國長征五號的技術特點和優勢是什麼？

龍樂豪：長征五號火箭是目前我國推力最大或者運載能力最大的運載火箭，它的最大特點，首先是採用環保無污染的推進劑，這不僅符合國家產業發展方針，也符合國際運載火箭發展的主流。

第二，長征五號火箭構型比較簡潔，中間採用低密度、高能液氫液氧推進劑，助推器採用高密度、相對比較低能、環保的液氧煤油推進劑。火箭能夠利用兩級半構型將有效載荷發射到高軌道，利用一級半構型將大型有效載荷發射到低軌道。長征五號B火箭採用一級半構型就能發射20噸級的空間站，也可以將載人飛船送入太空，在世界上這樣的構型並不多見。由於構型簡潔，減少了一級，因此其固有可靠性更高。

第三，長征五號的研製成功，使我國火箭又重新回歸世界一流的火箭群體中。在20世紀90年代中期，以長征三號甲系列火箭的成功為代表，中國火箭在運載能力和技術水平方面，可以說位居世界前列。但是，此後由於長征五號火箭的研製進展比較慢，我國火箭技術水平在世界的排名後退了。現在，長征五號火箭基本上與國外主流火箭包括歐洲的阿里安5，美國的德爾它4、宇宙神5等性能相當。

記者：針對航天運載技術的未來發展趨勢，我國制定了哪些運載火箭發展規劃？

龍樂豪：目前，我國運載火箭發展規劃主要是：第一，是保證新一代運載火箭的首飛成功，這是眼前的主要任務，具體是今年長征七號和長征五號火箭的首飛。

第二，是逐步將在役的運載火箭更換推進劑，也就是把包括長征三號甲系列、長征二號丙、長征二號F、長征四號在內的火箭推進劑改換為無毒的液氧煤油推進劑；同時，在更換推進劑的過程中，逐漸用新一代火箭替換老的運載火箭，目前的方案是將長征八號火箭捆綁兩個或四個助推器，可以替代長征二號和長征四號等火箭，將原來的三級半構型改為兩級半構型。

第三，是研製重型運載火箭，為我國未來的空間太陽能電站以及載人登月或者更大規模的載人深空探測的運載器做準備。重型運載火箭的論證已經有很長時間了。目前，該火箭的芯二級有兩種方案：一種是兩級都是液氫液氧推進劑，加上四個大的固體助推器，屬於兩級半構型；另一種方案是採用三級半構型，芯一級推進劑是液氧煤油，芯二級和芯三級推進劑是液氫液氧，捆綁液氧煤油助推器。現在我們正在做前期關鍵技術深化論證和攻關。

第四，是探索可重複使用航天運輸系統的關鍵技術。所謂可重複使用，應該是完全重複使用，而不是部分重複使用，最高的境界是實現單級入軌、完全可重複使用。目前，英國的「佩刀」計劃正在朝這個方向努力，在突破關鍵技術，並且有了一些進展。我國在該領域的研究才剛剛開始，初步確定是從兩級入軌、部分重複使用開始著手，具體來說，是用兩級火箭送入軌道，一子級部分重複使用，二子級不考慮重複使用。可重複使用運載系統應該採用組合式動力，既有火箭發動機，又有衝壓發動機等，未來的重複使用技術應該是航天技術和航空技術的高度融合。

記者：重複使用運載器是目前的研究熱點之一，您如何看待重複使用運載器的發展？

龍樂豪：對於重複使用運載器的問題，我的看法有兩點。第一，重複使用是個方向，值得肯定，我們應該進行這方面的探索和研究。但是我認為，現在國內媒體對美國獵鷹9火箭研製試驗反應過度，溢美之詞太多。美國研究重複使用技術的目的是為了降價，但是否能達到預期目的，目前還很難說。當年美國研製太空梭目的很明確，就是要重複使用50次，價格降到原來的五分之一。太空梭曾經輝煌一時，技術也很先進，可是飛行了135次以後，不得不退出歷史舞台，主要原因就是目標太高，實際的工藝技術水平達不到，要保證太空梭的正常運行付出的代價不比一次性使用運載器節省多少。第二，當前我們迫切需要解決的是，發射火箭時能夠做到助推器或一子級可控回收，使助推器或一子級的降落地點控制在一個安全區域內，不要傷害到老百姓生命安全。然後才是考慮降價和回收的問題。我們應該朝這個方向努力，掌握重複使用這項技術。

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