長征七號首飛含軍民兩用高技術 其中一項讓美國不寒而慄
作者 92JM
6月25日晚八時，長征七號運載火箭從海南文昌發射中心成功發射，這次發射意義重大，在中國航天發展史是一個里程碑。下面我們以時間順序來梳理這次發射成功的十二大看點。
1、海南文昌航天發射基地從建設步入使用
此次發射是海南文昌發射中心的首射，標誌著中國第四個航天發射基地從建設步入使用。這個發射中心位於海邊，並專門建造了一艘用於運輸火箭的『遠望-21』，中國運載火箭的直徑從此擺脫了鐵路隧道3.35米的限制，更大直徑的長征五號、長征九號也將在文昌發射。
2、掌握「單軌差速轉彎行走技術」
這次長征七號運載火箭採用改進後的垂直總裝、垂直測試、垂直轉場「新三垂」測發模式，縮短了火箭在發射區的射前準備時間，有效提高了發射可靠性。這項技術整體達到國際先進水平。火箭立在臍帶塔上垂直轉場時，由於「頭」部包裹著衛星，行走起來「頭重腳輕」，因此要「小步慢行」。臍帶塔連同火箭是個長26 米、寬23米、重1800 噸的「大傢伙」，從總裝廠房到發射塔的軌道有四次60°轉彎（下圖）。我國是第2個掌握「單軌差速轉彎行走技術」的國家，也是繼美國、歐空局、日本之後第4個掌握「發射平台轉彎行走技術」的國家（機構）。
3、採用高可靠性的點火方式
長征七號在接到零號指揮員下達的「點火」指令後，有一個短暫的「沉寂期」。在大約7秒後才會在電視畫面上看到長征七號噴射出火焰。這是因為以往中國發射的火箭是依靠火工品點火，通過火藥啟動劑點燃火箭，為一次性使用，存在無法點燃的風險。
長征七號火箭使用的是我國第一台閉式發動機，具備多次啟動能力，其點火原理是通過高壓煤油本身衝破點火器，推到預燃室，再進入發動機。由於高壓補燃會多出5秒的泄壓時間，所以導致噴火時間延後，7.4秒後才能看到火焰。這種點火方式可靠性更高，操作更加簡單，啟動更加平穩。
今後我們在觀看長征-五號、六號、七號、八號火箭的發射直播時，看到『點火』指令下達之後火箭還沒動靜，別緊張再等七秒。順帶說明一下，美國的航天發射不是在0秒點火，在0秒之前已經點火，0秒是起飛。
4、長征七號將取代長征二三四號火箭
長征七號火箭的芯級的直徑之所以仍是3.35米，是為了可以在西昌、酒泉、太原三個基地發射，它最終將取代長征二、三、四號運載火箭。長征七號通過不同組合形成一系列火箭（下表），例如是否捆綁助推器、採用2個或4個助推器、芯二級採用氫氧發動機還是煤油發動機，是否有第三級火箭（氫氧發動機）。
下面這個圖表是不同組合的長征七號在不同軌道的運載能力，不但涵蓋了之前長征2/3/4號火箭，而且最大運載能力提高了50%。表中編號的『7XY』，X代表幾級火箭，Y代表幾個助推器。如此次發射的是724，兩級火箭+四個助推器。『長征八號』實際上是長征七加第三級火箭，芯三級採用兩台YF-75D（8噸推力）氫氧發動機，即CZ-73Y。
從下圖可以看到長征-7號的助推器比長征-2F的長得多，同是兩級火箭（3.35米） + 四個助推器（2.25米），長征-7的起飛總重比長征-2F增加137噸，因為長七的六台YF-100的推力，比長二F的八台YF-20增加了133噸。兩型火箭的總重/起飛總推力是0.814與0.767；載荷重/總重是2.26% 與1.96%，上述兩組比值表示換算成相同重量的火箭，長征七號可以運送更多的載荷。
5、YF-100煤油發動機性能穩定技術先進
長征七號火箭採用六台YF-100煤油發動機，它的成功發射證明了該型發動機的高可靠性。同時，YF-100還具有世界首創的『燃氣滾控系統』，利用一級發動機渦輪泵後引出高溫高壓燃氣，與發動機一起對火箭進行姿態控制，保證飛行中的姿態穩定。
YF-100煤油發動機採用高壓補燃（又稱分級燃燒循環）技術，簡單地說就是，燃氣發射器產生的富氧燃氣進入燃燒室再次燃燒，所以推力大。它可以最大限度地利用燃料的化學能，載荷重量可提高10%，是第二代航天技術動力裝置的發展方向。如果用高壓補燃的YF-100煤油發動機，取代東風五號火箭的YF-20，二級採用東風2X固體火箭，那麼可儲存的燃料提高了戰略導彈的緊急反應能力，使得中國的24個戰略導彈發射井還可以繼續發揮威懾作用。
長征七號相當於美國德爾塔IV火箭中的M構型（下圖的中間兩型），該型火箭是美國德爾塔系列火箭中發射次數較多的構型，從2003年首發至今共20次，而重型德爾塔IV從2004年至今僅發射8次。
6、長征七號火箭可發射大型軍事偵察衛星
德爾塔IV火箭目前承擔的主要發射任務就是為美國空軍、國家安全局、反導局等機構發射代號為USA系列的軍事衛星。例如美軍的「鎖眼」系列衛星，近地點265公里，遠地點650 公里，重13.5~18噸， 其中的KH—11、KH—12型照相偵察衛星的地面解析度達到了0.1米，在世界先進的偵察衛星中可謂是大名鼎鼎，曾在在「海灣戰爭」和「科索沃戰爭」中立下汗馬功勞。長征七號的近地軌道載荷達到了13.5噸，雖然對外宣傳是為了發射天舟貨運飛船，實際上完全可以用於發射13噸級別的大型偵察衛星『中國天眼』。
7、遠征1A新型『擺渡車』
遠征1A上面級是一種具有獨立自主飛行、多次啟動、長時間在軌的航天器，由長征七號運載火箭發射進入地球軌道後，能將其他同行的有效載荷從某一軌道送入其他軌道或空間位置。遠征1A的主要任務是：驗證多次啟動、長時間在軌飛行等技術，並作為其它載荷的搭載平台，按程序將遨龍一號、翱翔之星、天鴿飛行器分別「擺渡」到不同的預定軌道，開展相關在軌試驗。
2015年3月30日，我國首個「太空擺渡車」遠征一號上面級，將北斗全球導航試驗星完美地「擺渡」到遠至幾萬公里的同步軌道，但它只能2次啟動，即只能運送2個載荷。此次發射的遠征-1A是升級版，具有9次的重新啟動能力，在軌飛行時間從6.5小時延長至48小時。相應地也攜帶了更多的燃料，所以它可以最多運送9個載荷到多個不同的軌道。
遠征-1A具有「高集成性、高複雜性、高顯示度」的特點，可搭載的載荷結構形式各異，外廓尺寸從0.2米到2.8米、高度從0.3到2.3米，重量從18千克到2.8噸，介面需求複雜、目標軌道不同、分離時間不同，對滿足不同任務具有良好的適應性。下表是美俄歐的主力『擺渡車』性能對比，可見，遠征-1A的性能已進入世界先進水平。
在2014年航展上展出運載能力更大的『天運一號』，它將由長征五號攜帶升空，具有『數十次』的啟動次數、在軌時間可達10天。
8、可重複使用的飛船返回艙
此次長征七號搭載了一個1：0.6的多用途飛船縮比返回艙，它是中國第二代飛船返回艙，採用返回艙加過渡段的兩艙構型，外形為全新的倒錐形。試驗的主要任務是：獲取返回艙飛行的氣動力和氣動熱數據，驗證可拆卸防熱結構設計，為後續新型載人飛船的論證設計和關鍵技術攻關奠定基礎。由於採用『可拆卸防熱結構』設計，將來正品的返回艙回收後，經過檢測後裝上新的防熱結構，可重複使用。
9、首次搭載自行研製的太空機械臂
中國為空間站研製了兩型太空機械臂，位於核心艙的機械臂具有七個自由度，臂長為10.2米，承載能力為25噸。雖然不及加拿大為國際空間站配套的機械臂（17.6米臂長和116噸承載），但是中國沒有太空梭，空間站的每個艙段略小於25噸，所以用於空間站的組裝已經夠用，而且中國的太空機械臂的線速度和角速度都是世界最大的，也就是說中國的機械臂可以運行得更靈活。
下圖是太空機械臂的實物圖、以及在空間站上的位置。實際上中國的太空機械臂是一個『機器人』，它在空間站上不是固定在一個地方，而是可以在空間站的外殼上緩慢地爬行。
10、遨龍一號——空間碎片主動清理飛行器
多年前的論文（下圖）就顯示中國在研製空間碎片主動清理飛行器，清理的方法有二。一是採用機械臂抓捕太空碎片，將碎片放入網兜，再進行鈍化處理；二是利用高能脈衝激光束照射碎片表面，產生類似於火箭推進的『熱物資射流』，降低碎片的軌道高度以縮短其軌道壽命。此次『遨龍一號』就是驗證抓捕清除碎片的關鍵技術。
下圖是『遨龍一號』的飛爪抓捕裝置和抓捕流程。如果將擺渡車、機械臂和『遨龍』等技術組合起來，研製一型13噸的『太空清掃車』，那麼它就不僅僅是主動清理碎片，對不合作的小衛星可以給它一個推力讓它墜落，對大衛星可以給它照一下『手電筒』讓它失效。
11、在軌加註實驗裝置
貨運飛船除了運送空間站所需的生活物資和試驗材料，還要給航天器補充維持軌道所需的燃料，所以要建設空間站就必須掌握在軌加註技術。下圖是我國空間站推進劑補加系統的壓氣機，中國是除俄羅斯之外第二個掌握此技術的國家。此次搭載的在軌加註實驗裝置與遠征1A上面級不分離，此時的遠征1A類似於「太空加油機」，驗證在空間軌道上為衛星、空間站等航天器進行氣、液補給。
給衛星加註燃料的目的是延長衛星的工作壽命，多數衛星是因為多次變軌或長期維持軌道、耗盡燃料而失效，而不是衛星的零部件到壽命。前面提到的採用擺渡車運送衛星入軌，就是為了衛星入軌時不用消耗自身攜帶的寶貴燃料、延長其壽命的一種措施。例如東方紅系列通信衛星的燃料佔總重量之比分別是：東三是38%，東四是58%，東五是54%。衛星重量增加的同時，燃料占衛星重量的比例也在提高，為的就是增加衛星的實際使用壽命。
有了給衛星加註燃料技術，還可以增加偵察衛星變軌的次數。要給衛星加註就需要具備對目標衛星接近並捕獲能力，而這個能力同時還可以用於破壞敵方衛星，例如接近後給目標衛星的外殼或太陽能板噴點塗料。
12、放飛中繼衛星和立方小衛星
此次搭載的2個『天鴿』飛行器是開展在軌信息中繼技術試驗，它可以作為信息中轉站，進行天地信息傳輸。嫦娥四號將在月球的南極（背對地球）降落，就需要發射一顆中繼衛星在L2點，才能讓嫦娥四號與地球保持通信。下圖是天宮一號的伴飛小衛星（BX-2），此次『天鴿』可能是BX-1。
長征七號還搭載『翱翔之星』小衛星，它採用標準立方星理念設計，下圖是『翱翔之星』的實物，以及長七發射時的動態模擬圖像，可以對比整個載荷艙與『翱翔之星』的大小。它的質量是33Kg，在軌工作壽命1年，將開展地球重力場測量、空間抗輻射實驗以及自然偏振光導航技術驗證等一系列創新實驗。
（責編：tibet）
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※精彩發現：岳飛含冤枉死，秦檜只是被利用的工具，罪魁禍首其實是他
※同是忠君為國，為何包拯得以善終，而岳飛含冤而死？面對遼、金，宋朝為何偏愛殺武將？
※岳飛含冤而死，無一人敢為其收屍，只有他站了出來