嫦娥挖回来有多难？看看中国第一颗回归卫星的故事

2022年6月5日

中国航天员第9次踏上征途

这也是中国长征系列运载火箭

第423次

冲向太空

而此时

距离1970年4月24日

长征一号火箭发射东方红一号卫星

已是50多个春秋

50年白驹过隙

50年箭指苍穹

一代代长征运载火箭点火起飞

让我们的卫星环绕地球

嫦娥奔赴月球

天问探访火星

航天员进驻天宫

而它们自己

却往往消失在星际之间

或坠落于荒野和大海

如同

事了拂衣去，深藏身与名

如今

时值神舟飞船再次成功发射

我们有必要向大家讲述

这些拂衣而去的英雄们的

坎坷与光辉

有一种旋律叫《东方红》

1970年4月24日21点50分

此时的外太空

看上去并没有什么不同

但如果你在20.009MHz的频率上

接收无线电波

将有机会听到

《东方红》的旋律在太空中奏响

它来自中国成功发射的第一颗人造卫星

——东方红一号

50多年过去了

如今的东方红一号虽停止工作

但它早已不是孤军奋战

我们的天宫

成为了人类新的太空家园

我们的风云、高分

上可观风起云涌

下可测地理万千

我们的北斗

拉开覆盖全球的天罗地网

我们的天链

架起一座座天地沟通的桥梁

我们的嫦娥、天问

更是飞向了遥远的星际

然而

不论是0.173吨的东方红一号

还是22.5吨的天和核心舱

这些航天器仅凭自己

将永远无法达到预定轨道

它们必须借助足够强大的力量

才能摆脱地心引力

冲向星辰大海

50多年来，中国航天经历了什么

从0.173吨到22.5吨

中国航天用了50多年

那么

这50多年来

我们都经历了什么

又是如何

才建成这条飞天之路的呢？

拆开一枚火箭

要回答这个问题其实并不困难

首先

我们必须拆开一枚火箭

此时你会发现

对于大部分火箭来说

超过90%的重量并非金属

而是这些液体

人称推进剂

之所以叫推进剂

是因为太空中

缺少足以支持燃烧的氧气

因此和喷气式飞机不同

除了燃料

火箭还必须自带氧化剂

才能保证燃烧持续进行

从而产生高速喷射气流

提供强大的推力

这也意味着

为了让火箭载得更多、飞得更远

我们需要让它携带更多的推进剂

但与此同时

火箭自重必将随之增加

因此另一方面

我们还需要提高推进剂的燃烧效率

并为之适配相应的发动机

中国长征火箭的升级之路

就在东方红一号发射前3个月

我国第一颗中远程弹道导弹

东风四号试飞成功

正是在它的基础上

工程师们通过在箭体上纵向加级

令一、二级箭体分离后

第三级还能再次点火加速

同时顶部的货物

也从导弹弹头换成了卫星

并由整流罩加以保护

这枚新火箭点火起飞后

能以第一宇宙速度

将最大0.3吨的载荷

从地面送至

高度约440千米的近地轨道

这就是长征一号（CZ-1）

而中国长征火箭的升级之路

也从此开启

结构上

火箭直径从原有的2.25米

直接增大至3.35米

推进剂上

则该用了全新的组合

偏二甲肼和四氧化二氮

火箭腾空时涌现的棕红色浓烟

就是它们存在的标志

这种燃料和氧化剂

均为常温液体

一旦相遇便可立即燃烧

因此尽管具有一定毒性

但由于推进效率高

点火简单、维护方便

在长达40多年的时间里

一直都是中国

（液体）火箭推进剂的绝对主力

而经过升级的火箭

即便重回两级结构

也能达到入轨速度

其中之一

便是长征二号（CZ-2）

它的近地轨道运载能力达到1.8吨

成功发射了我国第一颗返回式卫星

走出了载人航天的第一步

而另一型号

则称为风暴一号（FB-1）

也许大多数人从未听过它的名字

但它却始终伴随着中国火箭的历程

在不久之后便会重回我们的视野

但无论如何

此时的中国火箭

仍属于小型火箭范畴

更大的卫星，更远的星空

载人航天的梦想

都将成为下一代火箭的使命

于是

在长征二号的基础上

工程师们通过进一步加长箭体

令其运载能力顺利达到4吨

一举步入中型火箭的行列

作为子系列

它被命名为长征二号丙（CZ-2C）

但这样的运力

依然不够

为此

人们再次想到了纵向加级

这本不是什么新方法

但此时却出现了新的问题

新增加的第三级该用什么推进剂呢？

是继续使用技术成熟的常温推进剂

还是从零起步

挑战难度更大但推进效率更高的

低温推进剂——液氢+液氧

一面是低风险

一面是高技术

人们各执己见、争论不休

直到中国通讯卫星总工程师

任新民站出来说：

中国想要在本世纪末成为航天大国

甩掉落后的帽子

眼睛必须瞄准当代火箭发动机的高峰……

航天事业本身就是个大风险

如果怕失败、怕风险

还搞什么航天！

掷地有声的一席话

让中国航天坚定了方向

人们不再犹豫

毅然决定两套方案同时推进

这便是在长征二号丙的基础上

第三级使用液氢+液氧的

长征三号（CZ-3）系列

以及在风暴一号的基础上

第三级使用常温推进剂的

长征四号（CZ-4）系列

自此

中国火箭的运载能力达到了6吨

不仅成功发射了风云一号

正式终结了

我国对国外气象文星数据的依赖

更首次将卫星送入去往月球的必经之路

开启了中国航天史上的嫦娥时代

尽管如此

若要实现载人航天

火箭运载能力至少要达到8吨

但此时单芯级火箭的起飞推力

几乎已到达极限

该怎么办呢？

答案便是横向捆绑

比如

在长征二号丙的基础上

横向捆绑4个较小的火箭

是为助推器

运载能力便可达到9.2吨

这就是中国最早的捆绑式火箭

——长征二号捆（CZ-2E）

但是

对载人航天而言

光力量大还不够

可靠性也必须大大提升

为此

人们在长征二号捆的顶部

增加了一顶尖尖的帽子

人称逃逸塔

一旦火箭出现意外

它便能立即点火

带着飞船与箭体分离

帮助航天员脱离危险

至此

长征二号F（CZ-2F）登场

而它也不负众望

将第一位中国人安全送入太空

并至今仍保持着

100%的发射成功率

是名副其实的神箭

不过

长征二号系列均为两级火箭

若在长征三号甲的基础上

加长、捆绑

便可形成力量更强的

三级捆绑火箭

——长征三号乙（CZ-3B）

和长征三号丙（CZ-3C）

而前者

更是以超过11吨的运载能力

在长达近20年的时间里

都是中国火箭的顶配

同时也在国际市场上崭露头角

然而

踏入国际市场的中国火箭

要面对的

是更多强大的竞争对手

它们不仅运载能力更强

还更加安全清洁

部署迅速、成本低廉

相较之下

当时的中国火箭

几乎方方面面都相形见绌

一次全方位升级迫在眉睫

结构上

新型号的助推器高度

被增加至惊人的27米

接近此前型号的近2倍

推进剂上

有毒的偏二甲肼+四氧化二氮组合

被无毒无污染且成本更低的

煤油+液氧取代

发动机也随之升级

最终

长征七号（CZ-7）应运而生

它的运载能力增至13.5吨

足以发射满载货物的天舟货运飞船

而未来

这个系列更将承担我国约80%的发射任务

成为支撑中国航天梦想的中流砥柱

至此

我国的中型火箭已全部登场

若要跻身大型火箭行列

工程师们就必须迈过

运载能力20吨的门槛

不过

这一步的瓶颈

不仅在火箭本身

还在火箭发射场

你也许注意到

从长征二号起

我们的火箭直径

便一直保持在3.35米

再未有过提升

这是因为我们的发射中心均地处内陆

不得不受到铁路运输尺寸的限制

直到2014年

海南文昌卫星发射场建成

从此以后

火箭部件终于可以通过海路运输

彻底摆脱3.35米直径的限制

于是

在文昌发射场建成后仅仅两年

中国第一枚大型运载火箭

——长征五号（CZ-5）横空出世

它高约57米

中间芯级直径增加至5米

人送外号胖五

除了体型上的变化

它的中间芯级从上到下

完全改用低温推进剂

（基础级）发动机数量

也增加至10个之多

运载能力可达到约25吨

它和它的子系列

不仅迈出了

中国空间站建造的第一步

也将中国首个火星探测器

送上了征途

星辰大海，永不止步

中国火箭的升级之路并非在此终结

不管是可以快速部署发射的

长征六号（CZ-6）、长征八号（CZ-8）

和长征十一号（CZ-11）

还是未来可以实现重复使用的

新一代载人（运载）火箭

甚至是运载能力将突破100吨的

重型火箭（长征九号CZ-9）

它们都必将见证更多历史性的时刻

不知不觉间

距离东方红第一次进入太空

已过去了50多年

50年弹指一挥间

最终形成的这支浩浩荡荡的长征队伍

承载了中国人对星辰大海的

无尽想象和无尽探索

尽管在每一次任务中

它们只是作为故事的开头

从不曾参与故事的结局

一旦成功分离

它们便功成身退

或消逝在大气之中

或坠落于荒野大海

只留下卫星和飞船

继续奔向遥远的星际

正所谓

事了拂衣去，深藏身与名

但这就是它们的使命

就如同科学的高峰

也是经过一代又一代人的接力

才能翻越的

当北斗列阵，神舟飞驰

天舟往返，天宫建成

嫦娥奔月，天问探火之时

就是这条飞天之路

最为荣耀的时刻

来源：共青团中央