12月22日，長(zhǎng)征8號(hào)火箭成功在海南文昌發(fā)射基地首飛。作為中國(guó)航天的年末戲，長(zhǎng)征八號(hào)發(fā)射的順利進(jìn)行也標(biāo)志著新一代長(zhǎng)征火箭家族的全數(shù)亮相。在未來(lái)數(shù)年內(nèi)，上一代長(zhǎng)征火箭也將繼續(xù)活躍在中國(guó)航天的舞臺(tái)上，與新一代長(zhǎng)征火箭工作托舉中國(guó)航天的發(fā)展。

應(yīng)用廣泛的太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星從有關(guān)報(bào)道看，長(zhǎng)征八號(hào)是為發(fā)射太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星而量身定做的一型火箭。雖然名字里有“太陽(yáng)”二字，但太陽(yáng)同步軌道仍然是圍繞地球的一種軌道。太陽(yáng)同步軌道的高度一般在600-800公里，比載人航天器使用的300-400公里高度的軌道要稍高一些。太陽(yáng)同步軌道的傾角一般比較高，衛(wèi)星在工作過(guò)程中要經(jīng)過(guò)南北兩極上空。由于衛(wèi)星軌道周期比地球自轉(zhuǎn)的周期小很多，衛(wèi)星每轉(zhuǎn)一圈都能覆蓋地球表面的不同區(qū)域。衛(wèi)星數(shù)據(jù)積累一段時(shí)間后，就可以獲得整個(gè)地球表面的情況，這是軌道傾角較低的衛(wèi)星所無(wú)法完成的任務(wù)。

同時(shí)，為了使軌道平面相對(duì)太陽(yáng)始終保持固定的取向，軌道平面每天向地球公轉(zhuǎn)方向移動(dòng)約1度，與地球繞太陽(yáng)每天公轉(zhuǎn)過(guò)的角度相等。這樣，衛(wèi)星經(jīng)過(guò)地球上某個(gè)特定地點(diǎn)的光照條件總是相同的。例如，假如我國(guó)的某顆海洋衛(wèi)星第一次經(jīng)過(guò)南海某島嶼上空時(shí)，太陽(yáng)高掛于正南方，那么這顆衛(wèi)星下次光臨該島嶼時(shí)，太陽(yáng)也應(yīng)該處于大致相同的位置。這位相關(guān)數(shù)據(jù)或情報(bào)的分析帶來(lái)了方便。如果某國(guó)希望監(jiān)視另一國(guó)軍事基地的動(dòng)態(tài)，顯然應(yīng)該太陽(yáng)同步該軌道上部署衛(wèi)星，并在需要監(jiān)控的區(qū)域光照條件較好時(shí)飛臨該地上空，獲得相關(guān)的高分辨率數(shù)據(jù)。

（工作在太陽(yáng)同步軌道上的吉林一號(hào)光學(xué)A星拍攝的美國(guó)費(fèi)城海軍造船廠。由于太陽(yáng)同步軌道的特點(diǎn)，這顆衛(wèi)星每次飛臨費(fèi)城上空都能獲得較好的光照條件。） 我國(guó)的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星有運(yùn)行在靜止軌道（風(fēng)云二號(hào)、四號(hào)系列）和太陽(yáng)同步軌道（風(fēng)云一號(hào)、三號(hào)系列）的兩種衛(wèi)星配合工作。靜止軌道衛(wèi)星高懸于赤道上空、我國(guó)經(jīng)度范圍附近，對(duì)我國(guó)的天氣形勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星則在較低的軌道上獲取分辨率更好的全球數(shù)據(jù)。除了氣象衛(wèi)星外，太陽(yáng)同步軌道也是海洋、資源、高分等一系列對(duì)地遙感衛(wèi)星的工作軌道，獲取海洋、大氣、水土、林木、礦場(chǎng)等自然系統(tǒng)和資源的全球分布與變化情況。當(dāng)然，當(dāng)把衛(wèi)星上的有效載荷改裝為軍事用于的偵查儀器后，太陽(yáng)同步軌道也是非常適用于軍事偵查衛(wèi)星工作的軌道。

（風(fēng)云系列衛(wèi)星軌道示意圖，風(fēng)云3系列衛(wèi)星工作在太陽(yáng)同步軌道上。注意本圖僅能標(biāo)示軌道面的位置，軌道高度比例與實(shí)際不相同。） 除了測(cè)地，太陽(yáng)同步軌道也是用于“觀天”的衛(wèi)星理想的工作軌道。工作在晨昏交界線附近的太陽(yáng)同步軌道的衛(wèi)星，能夠始終處于晨昏交界線附近，能夠持續(xù)的獲得觀察太陽(yáng)的視角。日本的“日出”、”日落“和美國(guó)的TRACE等太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星，都部署在這個(gè)軌道上。

模塊化研發(fā)的新一代火箭研發(fā)新一代火箭長(zhǎng)征的最迫切的需求，來(lái)自于未來(lái)的大型、深空等“國(guó)之重器”級(jí)的航天器對(duì)火箭運(yùn)載能力的需求。如果沒(méi)有長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)火箭對(duì)我國(guó)火箭最大運(yùn)載能力的提升，月球采樣返回、航天站建設(shè)等標(biāo)桿性航天任務(wù)都無(wú)法開(kāi)展。在此需求的驅(qū)動(dòng)下，新一代火箭攻破了諸多技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了火箭燃料由更適于導(dǎo)彈部署的有毒常溫材料，向更適用于航天發(fā)射的低溫?zé)o毒燃料的升級(jí)換代。新一代大推力液氧-煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和液氧-液氫發(fā)動(dòng)機(jī)，也讓我國(guó)的火箭擁有了推力更加強(qiáng)大的“心臟”。

不過(guò)，并非所有的航天器的重量都能達(dá)到“國(guó)之重器”級(jí)別，一型火箭的運(yùn)載能力如果和衛(wèi)星等航天器的實(shí)際需求脫節(jié)，就會(huì)陷入沒(méi)有衛(wèi)星客戶使用的尷尬境地。美國(guó)SPACEX公司研發(fā)的獵鷹重型火箭是目前現(xiàn)役火箭中運(yùn)載能力最高的火箭。但是由于其運(yùn)載能力機(jī)不能滿足載人登月這一標(biāo)桿航天任務(wù)的需求，又超出了目前大部分衛(wèi)星的需要，因此首飛成功后的兩年多年內(nèi)僅進(jìn)行過(guò)1次商業(yè)發(fā)射。而同一時(shí)期生意不斷的，還是運(yùn)載能力相對(duì)較小的獵鷹9型火箭。

（新一代火箭模塊化組合示意圖，摘自《中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)的成就與展望》一文） 因此，當(dāng)解決了運(yùn)載能力上限的有無(wú)問(wèn)題后，還要解決上限以下、對(duì)于不同重量的航天器的運(yùn)載能力覆蓋問(wèn)題。新一代運(yùn)載火箭在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了模塊化、通用化的設(shè)計(jì)思路，通過(guò)不同模塊的組合，可以形成適應(yīng)不同任務(wù)的運(yùn)載能力。執(zhí)行嫦娥五號(hào)、天問(wèn)一號(hào)等高軌深空航天器發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征五號(hào)，在去掉第二級(jí)、換裝大型整流罩后，就變成了更適于低軌載人航天任務(wù)的長(zhǎng)征五號(hào)B。而長(zhǎng)征五號(hào)的助推器和長(zhǎng)征七號(hào)的第一級(jí)基本相似，是新一代火箭中的3.35米模塊，安裝有兩臺(tái)YF100發(fā)動(dòng)機(jī)。

長(zhǎng)征七號(hào)的助推器變成一顆獨(dú)立的火箭后，就成為了發(fā)射方式機(jī)動(dòng)靈活、靶場(chǎng)準(zhǔn)備時(shí)間極短、適合發(fā)射微小衛(wèi)星的長(zhǎng)征六號(hào)。 在2013年的一篇論文中，中國(guó)火箭技術(shù)研究院范瑞祥等科技人員對(duì)長(zhǎng)征七號(hào)經(jīng)過(guò)模塊化組合的運(yùn)載進(jìn)行展望時(shí)，提出了以長(zhǎng)征七號(hào)3.35米模塊作為第一級(jí)的16種火箭構(gòu)型方案。不同構(gòu)型的助推器種類數(shù)量、芯二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)選型有所不同，有些構(gòu)型還添加了第三級(jí)。今年首發(fā)不幸失利的長(zhǎng)征七號(hào)改在這篇論文中被列為CZ-734構(gòu)型，而現(xiàn)在實(shí)際使用的長(zhǎng)征八號(hào)被是這篇論文中提出的CZ-722（HO）構(gòu)型。按照這篇文章的估算，長(zhǎng)征七號(hào)各種構(gòu)型可以覆蓋近地LEO軌道2.0-13.5噸、太陽(yáng)同步軌道1.0-8.5噸、GTO同步轉(zhuǎn)移軌道1.2-7.0噸的運(yùn)載能力，具有較高的靈活性。

對(duì)哪個(gè)構(gòu)型的運(yùn)載能力需求最迫切，就可以利用已經(jīng)由標(biāo)桿任務(wù)驗(yàn)證過(guò)的模塊，快速組合研發(fā)出那種火箭構(gòu)型。比起新一代火箭中的其他型號(hào)，長(zhǎng)征八號(hào)這種“編外”型號(hào)的研制時(shí)間很短，從立項(xiàng)到首飛僅花了三四年的時(shí)間，足見(jiàn)模塊化技術(shù)對(duì)火箭研制帶來(lái)的改變。而之所以這種構(gòu)型的火箭能率先轉(zhuǎn)正，則是因?yàn)橛谔?yáng)同步軌道的3-4.5噸航天器的發(fā)射需求十分旺盛，但3噸已經(jīng)是上一代主要用于太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星發(fā)射的長(zhǎng)征4號(hào)系列火箭運(yùn)載能力的天花板。長(zhǎng)征8號(hào)火箭的成功首飛，成功的填補(bǔ)了長(zhǎng)征火箭在這一領(lǐng)域的運(yùn)載能力空白。另一種由CZ-734構(gòu)型“轉(zhuǎn)正”的長(zhǎng)征七號(hào)改，也是為了填補(bǔ)處于長(zhǎng)征三號(hào)乙和長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載能力之間的5.5-7噸GTO軌道發(fā)射的空白。這個(gè)重量范圍內(nèi)的大型通信衛(wèi)星近年來(lái)所占比例逐漸加大，發(fā)射需求越來(lái)越高。

上一代長(zhǎng)征火箭還會(huì)繼續(xù)工作當(dāng)新一代火箭悉數(shù)亮相后，上一代長(zhǎng)征火箭是否會(huì)很快消失在我們的視野中？筆者認(rèn)為，答案是否定的。首先，新一代火箭已有的構(gòu)型還無(wú)法覆蓋上一代火箭的運(yùn)載能力范圍，如果現(xiàn)在全部“下架”上一代火箭，將使一些中型載荷失去發(fā)射工具。 長(zhǎng)征二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)家族的諸多火箭型號(hào)，根底上都可以溯源到東風(fēng)5型洲際彈道導(dǎo)彈，有著諸如使用有毒燃料等諸多固有的局限。

但通過(guò)長(zhǎng)期的技術(shù)改進(jìn)和任務(wù)驗(yàn)證，它們?cè)谒采w的發(fā)射能力范圍內(nèi)已經(jīng)形成了較高的可靠性。其中，長(zhǎng)征2號(hào)乙和長(zhǎng)征3號(hào)甲火箭還因其出色的表現(xiàn)，獲得了“金牌火箭”的稱號(hào)。而長(zhǎng)征2F火箭，則是唯一一種能夠滿足載人任務(wù)可靠性要求的火箭。此外，新一代火箭采用了全新的總裝轉(zhuǎn)運(yùn)模式和燃料，除了文昌發(fā)射場(chǎng)外，其他幾個(gè)發(fā)射場(chǎng)的設(shè)備尚不具備保障長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)的新一代大型火箭的能力。長(zhǎng)征七號(hào)具備運(yùn)輸?shù)饺珖?guó)所有發(fā)射場(chǎng)的可能，但要發(fā)射這種火箭，酒泉、太原和西昌發(fā)射場(chǎng)的設(shè)備需要進(jìn)行規(guī)模較大的升級(jí)改造。

（上一代火箭一般采用在發(fā)射工位總裝的準(zhǔn)備方式，而新一代火箭則是在總裝廠房中總裝完成后再轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射工位。） 在長(zhǎng)征八號(hào)首飛太陽(yáng)同步軌道幾天后，12月27日，長(zhǎng)征4號(hào)丙火箭將遙感十三號(hào)衛(wèi)星送入了太陽(yáng)同步軌道。可預(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)幾年內(nèi)，這種新老火箭并肩完成航天任務(wù)的場(chǎng)景將成為常態(tài)。同時(shí)，新一代火箭的各種構(gòu)型也會(huì)按需求逐步“上線”，完成替代上一代火箭的工作。

原文標(biāo)題：新一代火箭悉數(shù)報(bào)到，上一代火箭還將堅(jiān)守崗位

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