400次发射在即，详解“长征”系列火箭精彩问天路

2021年11月27日，中国在西昌卫星发射中心进行了“长征”系列运载火箭第399次发射，所以“长征”系列运载火箭年内完成第400次发射指日可待。此外，截至11月27日，今年中国已进行了47次运载火箭发射，这不仅创中国年度发射次数新高，而且有望继2018年、2019年之后再次居全球各国运载火箭年度发射次数第一。

虽然中国还发射过“风暴”、“开拓者”、“快舟”和“双曲线”等其他型号的运载火箭，但无论在运载能力、发射数量，还是在型号种类、入轨精度等许多方面都与“长征”不可相比。因此，“长征”系列火箭是中国运载火箭中的绝对主力，名副其实的“国家队”，为中国航天的飞速发展立下了汗马功劳。

“长征”系列运载火箭一瞥

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铸就辉煌

几十年来，通过中国几代火箭人的不懈努力，“长征”系列火箭走过了从常温推进到低温推进、从串联到并联、从低轨到高轨、从“一箭一星”到“一箭多星”、从发射人造地球卫星到发射载人航天器和空间探测器、从陆射到海射等非凡的技术历程，现已具备了发射低中高不同轨道、不同类型载荷的运载能力，在推力、成功率、发射频度、入轨精度和适应能力等方面均达到了世界一流火箭的水平。

“长征”系列火箭实现第一个100次发射用时37年；第二个100次发射用时7年多；第三个100次发射用时4年多；第四个100次发射仅用时2年多,充分体现了中国速度、中国高度、中国力量、中国智慧。

俗称“长二捆”的长征二号E是中国首个串并联式火箭

从1970年4月24日长征一号火箭首飞至今，“长征”系列火箭已先后有19型基础级火箭和5型上面级（上面级指的是在基础级火箭上增加的、具有独立控制系统和动力系统的火箭子级）投入使用，成功将600多个航天器送入到太空。

中国早期的“长征”火箭是从弹道导弹改进而来的，大约研制和发射了13种型号。后来，面对不断增长的空间资源开发需求以及日益激烈的商业发射市场，中国又在不断改进原有火箭的同时，开发出了6种型号的新一代大型、中型和小型运载火箭。

新一代运载火箭以可靠性、安全性和经济性等为主要设计原则，采用无毒环保、价格便宜、比冲较高的液氢/液氧或液氧/煤油发动机以及大直径、少级数等方案，通过模块化、组合化和系列化方式，成倍地提高了运载能力，降低了成本，提高了发射成功率。

120吨液氧/煤油火箭发动机

未来，中国还将研制、发射智慧运载火箭、可重复使用运载火箭、新一代载人运载火箭和重型运载火箭等更先进的运载火箭。

新一代载人运载火箭是根据中国载人航天工程发展规划，为发射中国新一代载人飞船而全新研制的高可靠、高安全的载人火箭。它由助推器、芯一级、芯二级、芯三级、逃逸塔及整流罩组成，火箭全长约90米，起飞重量约2000吨，可以将25吨有效载荷直接送入地月转移轨道，或者将70吨有效载荷送入近地轨道。

新一代载人火箭按照载人飞行的最高安全标准设计，火箭未来可用于载人月球探测，将快速推动中国运载火箭技术和进出空间能力的提升和跨越。

新一代载人运载火箭模型

长征九号重型运载火箭是中国目前运载能力最大的一型火箭。国家国防科工局于2010年开展论证，于2015年正式提出了重型运载火箭技术方案。

其芯级箭体直径9.5米，并联了4个5米直径助推器，每个助推器安装2台4800千牛推力液氧/煤油发动机；芯一级安装4台推力4800千牛的液氧/煤油发动机；芯二级安装2台真空推力2200千牛的液氢/液氧发动机；芯三级安装4台真空推力220千牛的液氢/液氧发动机。

它可以构建近地轨道运载能力达到140吨，地月转移轨道运载能力50吨，地火转移轨道运载能力35吨的系列化型谱。其任务规划将于2028年前后实现首飞。

该重型运载火箭综合性能指标达到国际运载火箭的先进水平，重型运载火箭研制成功后，可以满足未来较长时期国内深空探测、月球基地等国家重大科技活动的任务需求，确保中国在2030年前运载火箭技术迈入世界一流梯队。

左起：长征九号、五号B、七号A、六号A模型

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老当益壮

中国目前仍在使用的长征二号子系列、三号子系列、四号子系列火箭是较早从弹道导弹改进而来的运载火箭，它们分别用于发射近地轨道、高轨道和极轨道航天器。

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近地系列

1970年4月24日，中国第一枚运载火箭长征一号成功发射了中国第一颗人造地球卫星，且卫星的重量超过了此前苏、美、法、日四个国家发射的第一颗人造地球卫星重量的总和，奠定了“长征”系列火箭发展的基础。

长征一号是三级火箭。其第一二级采用与当时中国发射远程战略导弹所用的液体火箭，第三级是新研制的固体火箭。该火箭近地轨道运载能力为300千克，为中国多级火箭技术的发展奠定了全面技术基础，掌握了多级火箭稳定和姿态控制技术等。由于运载能力较小，长征一号现已不用了。

准备发射东方红一号卫星的长征一号火箭

长征二号子系列主要用于在酒泉卫星发射中心发射各种近地轨道航天器，采用两级型或两级半型（并联的助推器算半级）。中国先后投入使用长征二号、二号C、二号D、二号E、二号F等，它们都采用偏二甲肼/四氧化二氮的常温推进剂。

其中的长征二号火箭是一种以远程弹道导弹为原型进行研制的两级火箭，近地轨道运载能力为2.1吨。1975年，它完成了中国第一颗返回式卫星的发射任务，现已退役。

目前仍在使用的长征二号C是长征二号的改进型，采用了大推力液体火箭发动机，箭长增加，近地轨道运载能力增加到4.1吨，可靠性也大大提高，是此后不少“长征”子系列火箭发展的基础，主要用于发射近地轨道卫星，成功率很高，被授予“全国质量金质奖”。

现役的长征二号D是在长征二号的基础上采取增加推进剂加注量的方法增大起飞推力，近地轨道运载能力为3.7吨。

长征二号D发射吉林一号组星

1990年首发成功的长征二号E是中国第一种串并联式火箭。其芯级是长征二号C的又一改进型，并在第一级捆绑4个助推器，使近地轨道运载能力达到9.2吨。长征二号E/ETS火箭是在长征二号E的第2级上安装一个固体上面级——ETS，曾用于发射澳大利亚、中国香港和美国的大型通信卫星，现已退役。

采用两级半型的长征二号F是中国第一种载人运载火箭，1999年首发成功。其发射载人飞船状态时的近地轨道运载能力为8.1吨，发射空间实验室状态时的近地轨道运载能力为8.6吨，现已成功发射了13艘“神舟”系列飞船和2座“天宫”空间实验室。

长征二号F火箭广泛采用了冗余设计，提高了元器件等级和筛选标准，发动机也进行了旨在提高可靠性的设计，并增加了故障检测处理和逃逸系统，使火箭的可靠性达到98%。其顶部装有一个类似避雷针的逃逸塔，它可使航天员的安全性达到0.99996，即该火箭平均发射10万次才可能有4次逃逸失败。

顶部装有逃逸塔的长征二号F发射“神舟”载人飞船

为保证航天员的安全，长征二号F取消了自毁功能。为保证火箭飞行稳定性、赢得逃逸时间和提高逃逸成功率，火箭增加了尾翼。它还采用了垂直总装、垂直测试、垂直运输方式，大大节省了发射准备时间。

长征号F垂直转运至发射区

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高轨系列

中国先后研制的长征三号、三号A、三号B、三号C为三级型或三级半型，主要用于在西昌卫星发射中心发射各种中高轨道航天器。它们的共同之处：都是三级液体火箭，其中的第一二级采用常温推进剂，第三级都采用了液氧/液氢低温推进剂，且可以多次启动，能直接将有效载荷送入地球同步转移轨道，但运载能力各不相同。

长征三号在长征二号C的基础上，加装了以液氧/液氢为推进剂的低温上面级，地球同步转移轨道运载能力1.6吨，使得中国成为世界上第三个掌握低温高能推进技术和第二个掌握低温发动机高空2次点火技术的国家。该火箭于1984年首次发射成功；1990年又成功发射了亚洲一号卫星，实现了中国火箭国际商业发射服务零的突破。

1994年，长征三号A火箭首射成功。它是在长征三号的基础上，采用了经改进的第三级低温发动机，并攻克了数字化小型控制系统等四大关键技术，可将2.6吨有效载荷送入地球同步转移轨道。它曾多次发射采用东方红三号卫星平台的人造地球卫星，包括嫦娥一号月球探测器等。

准备发射嫦娥一号月球探测器的长征三号A火箭

此后研制、发射的长征三号B是在长征三号A的第一级捆绑了4个助推器，而且第二级加长，增加了20吨推进剂，使地球同步转移轨道提高到5.5吨，1997年首射成功，是目前中国发射高轨道航天器的主力火箭。它已成功发射过多颗国内外通信卫星，还把不少导航卫星和月球探测器送入太空。

长征三号C是在长征三号A火箭的第一级捆绑有两个助推器，从而成为中国第一种非全对称火箭。其地球同步转移轨道运载能力介于长征三号A（2.6吨）和长征三号B（5.5吨）之间，为3.8吨。它填补了中国高轨道运载能力的一个空白，真正形成了火箭运载能力系列化，2008年开始使用。

发射北斗三号的长征三号C/远征一号火箭

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极轨系列

中国研制、发射了长征四号子系列都是三级常温运载火箭，主要用于在太原卫星发射中心发射各种极轨道卫星，1988年长征四号首次发射成功。

后来的长征四号A的极轨卫星运载能力1.5吨；在其基础上发展的长征四号B的极轨卫星运载能力1.9吨；长征四号C是从长征四号B改进而来的，极轨卫星运载能力2.8吨，且第三级火箭发动机具有二次启动能力。

它们的各级都采用四氧化二氮和偏二甲肼作推进剂，已发射多颗陆地卫星、气象卫星和海洋卫星等极轨道遥感卫星。

长征四号B升空

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新箭风采

为了适应运载火箭的发展方向，近年来中国按照“无毒、无污染、低成本、高可靠、大推力、适应性强、安全性好”的目标，从2015年起，开始陆续研制、发射长征五号、五号B、六号、七号、七号A、八号、十一号等新一代大型、中型和小型运载火箭。

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长征六号、六号A

2015年，首次发射的中国长征六号新一代小型液体运载火箭把20颗卫星送入预定轨道。它是全新的三级液体火箭，全箭总长约29米，起飞推力1188千牛，起飞质量约103吨，可将1吨的有效载荷发射到700千米高度太阳同步轨道，具有无毒无污染、发射准备时间短等特点。该火箭用于执行太阳同步轨道和近地轨道等多种轨道发射任务，支持单星发射、多星发射、星座的组网和补网发射。

长征六号新一代小型液体火箭发射时不用庞大的发射架

长征六号第一级直径3.35米，采用了1台首次使用的、最大推力为120吨的液氧/煤油发动机，这也为此后发射的长征五号、七号等新型火箭使用120吨液氧/煤油发动机奠定了基础。

其第二三级直径均为2.25米, 分别装有1台180千牛的液氧/煤油发动机和1台6.5千牛的常温推进剂发动机。它采用“三平”测发模式，即水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射，发射准备周期仅需7天，能很好的适应卫星发射低成本、短周期的需求，现已投入商业发射。

2021年，长征六号A新型火箭有望首飞，其最大特点是在长征六号的基础上并联了4个固体助推器，使其700千米太阳同步轨道运载能力到达4吨。

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长征十一号

2015年，首次发射的中国长征十一号火箭将4颗小卫星送入预定轨道。它是全新的四级小型固体运载火箭，总长约21米，总重约58吨，箭体最大直径2米，可把500千克的有效载荷发射到500千米高太阳同步轨道，200千米近地轨道运载能力可达700千克。

作为“长征”家族中第一型和唯一型固体火箭，长征十一号具有“快速、可靠、便捷、低廉”的优势，实现了中国运载火箭24小时快速发射的跨越，主要用于1000千米以下太阳同步轨道和近地轨道中小型航天器的单星和多星组合发射，满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求，现已投入商业发射。

长征十一号火箭与有效载荷对接

2019年，中国首次在海上平台上用长征十一号火箭发射卫星获得成功。在海上发射运载火箭，既能降低发射成本、提高运载能力，还可有效解决火箭航区和残骸落区安全性问题，避免大规模人员疏散，为中国航天发射提供了新的发射模式。同时，今后将通过建设海上发射专用平台，将为用户提供全球海域发射能力，进一步满足低纬度地区卫星组网发射需求。

在海上发射长征十一号火箭

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长征七号、七号A

2016年，长征七号新一代中型运载火箭首次发射成功。它采用两级半构型，主要用于发射近地轨道或太阳同步轨道有效载荷，可以把13.5吨的有效载荷送入近地点200千米、远地点400千米、倾角42°的地球近地轨道，或将5.5吨的有效载荷送入700千米太阳同步轨道。

它是利用长征二号F火箭成熟技术，在大体不变情况下换成新研制的液氧/煤油发动机。其优点是：一是提高火箭的运载能力，120吨级液氧/煤油发动机比冲比常规发动机提高了20%，推力比现有“长征”发动机提高了60%以上，把中国火箭的近地轨道运载能力由8.6吨一下提高到14吨。二是推进剂绿色环保，燃烧后产生二氧化碳和水。三是便宜，平均成本仅为常规推进剂的1/10强；四是今后可重复使用。

其基本型总长53.1米，芯一、二级直径3.35米，单个助推器直径2.25米起飞质量约595吨，起飞推力720吨。其芯一级装有2台单台推力为120吨的双摆液氧/煤油发动机；芯一级并联了4个助推器，每个助推器装有1台单台推力为120吨的单摆液氧/煤油发动机；芯二级直径为3.35米，装有4台单台推力为18吨的双摆液氧/煤油发动机。整流罩直径4.2米。

长征七号火箭升空

长征七号是中国首枚采用全数字化手段研制的火箭，在全研制流程没有一张纸质图纸，大大降低了成本，减小了产品报废率，缩短了研制流程。在试验、装配阶段，应用了“虚拟现实技术”，对火箭进行虚拟装配、虚拟试验，真实模拟火箭实际装配和试验环境，提前预见可能发生的问题，确保了火箭试验、装配“一次成”。它还有防水、防风、防盐雾等功能，可以在8级大风的情况下进行垂直转运，抗风能力为目前“长征”家族之最；中雨时也能发射。

由于长征七号直径为3.35米，所以可在中国4个发射场都能发射。目前，它主要用于发射“天舟”货运飞船。

长征七号A遥二火箭于2021年成功发射。它是在长征七号火箭的基础上，与长征三号A系列火箭第三级组合形成的新一代中型高轨三级液体捆绑式运载火箭。全箭总长60.13米，芯一级、第二级直径3.35米，第三级直径3米，单个助推器直径2.25米，火箭起飞质量约573吨。

其芯一级、第二级及助推器基本上继承长征七号火箭，第三级基本继承长征三号A系列运载火箭的液氢/液氧末级，采用两台推力各位8吨的液氢/液氧发动机，具备二次启动能力。该火箭主要用于地球同步轨道卫星发射任务，地球同步转移轨道运载能力为7吨，能够满足高轨道航天器的发射需要，填补了中国高轨道5.5～7吨运载能力的空白，完善中国航天运输装备体系。

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长征五号、五号B

2016年，长征五号新一代大型运载火箭首次发射成功。它采用二级半构型，最大特点是芯级直径为5米（别的“长征”火箭最大直径为3.35米）。该火箭全长56.97米，芯一级、第二级直径5米，单个助推器直径3.35米，起飞质量869吨，起飞推力1078吨。

其芯一级装有2台可双向摇摆、推力均为50吨的液氢/液氧发动机；还并联了4个各装有2台推力均为120吨的液氧/煤油发动机的助推器，其中l台为摆动发动机。其芯二级直径为5米，装有2台推力均为9吨的液氢/液氧发动机，它们是由长征三号A第三级氢/氧发动机改进而来，发动机可双向摆动，具备二次启动能力。其整流罩长12米，直径5.2米。

该火箭地球同步转移轨道运载能为14吨，地月转移轨道运载能为8吨，地火转移轨道运载能为5吨，综合性能指标达到国际上主流运载火箭水平，已成功发射了嫦娥五号月球采样返回探测器和天问一号火星探测器等大型航天器。

在长征五号的基础上发展而来的长征五号B火箭2020年投入使用。它是去掉了长征五号的第二级，采用一级半构型。其近地轨道运载能力为25吨，主要用于发射空间站舱段，现已把中国“天宫”空间站的“天和”核心舱和新一代载人飞船试验船送上了太空。其整流罩是目前中国最大的，为装载空间站舱段而量身打造的，直径5.2米，长度20.5米，比长征五号的整流罩还长8米。

整装待发的长征五号火箭

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长征八号

2020年首次发射成功的长征八号是新一代中型两级半式运载火箭。全箭总长50.3米，火箭起飞质量约356吨，主要用于发射太阳同步轨道有效载荷。其芯一级直径3.35米，第二级直径3米，单个助推器直径2.25米。它是由长征七号的第一级加上长征三号A的第三级组成的两级火箭，即芯一级装有2台120吨液氧/煤油发动机；第二级装有两台8吨液氢/液氧发动机，具备二次启动能力。芯一级并联了2个助推器，每个装有一台120吨液氧/煤油发动机。

该火箭可在文昌航天发射场和酒泉卫星发射中心发射，可以将5吨的有效载荷送入700千米太阳同步轨道，填补了中国太阳同步轨道3～4.5吨运载能力的空白，并兼顾近地轨道和地球同步转移轨道发射能力，具有发射成本适中、发射周期更短、适应多个航天发射场条件的特点，具备较强的国际竞争力，在商业卫星发射市场前景可观。

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上面级

2015年，中国首个“太空摆渡车”——远征一号上面级实现了首飞。上面级是一种能够进一步将航天器从准地球轨道或地球轨道送入预定工作轨道或预定空间位置的小火箭。它可多次启动，工作时间长，能先后把不同“乘客”送到不同的最终目的地，大大增强了中国运载火箭的任务适应性。

2015年，中国首个自主研发的四级半火箭——长征三号C/远征一号首飞，发射了“北斗” 导航卫星。它是在原本三级半的长征三号C火箭上面增加了一级，从而变成四级半火箭。以往的三级半火箭只能将卫星送至地球同步转移轨道，即发射轨道是椭圆型，此后卫星需要自己变轨为圆形轨道。

而改进后的四级半火箭则可以直接将卫星发送至距离更为遥远的目标轨道，卫星不需要再变轨了，从而能大大节省燃料甚至取消卫星上的远地点发动机。一般的三级半火箭只能飞行0.5小时左右，而装有上面级的四级半火箭可飞行6小时左右，能飞到几万千米的外太空。

中国多星发射上面级模型

2015年中国长征七号首飞。它装有远征一号A上面级。该上面级在轨飞行时间从远征一号的6.5小时延长至48小时，主发动机由可以2次启动增加至20次启动，分离次数也由1次增加至7次。所以，它可把更多的“乘客”送到不同的地点，变轨能力大大增强了，拓展了摆渡车的服务功能，通过多次点火工作，可适应更多复杂的飞行路线。

2016年长征五号首飞成功。它装有远征二号上面级。与远征一号相比，远征二号上面级对发动机的推力稳定性和双机推力同步性要求更为严格，热环境、电磁环境更为复杂。

远征一号上面级模型

在上述“远征”上面级家族中，远征一号上面级是基本型，主要针对中高轨的直接入轨任务，只有两次启动能力，被称为“太空摆渡车”。远征一号A上面级实现了多次启动、长时间在轨，可完成不同轨道的多星部署，被称为“升级版太空摆渡车”。远征二号上面级有两台发动机，运载能力更大，执行高轨多星的直接入轨任务，被称为“增强型太空摆渡车”。

2018年，长征二号C火箭与远征一号S上面级携手，成功将遥感三十二号01组2颗卫星精准送入预定轨道。该上面级是专门为满足中低轨、短时间的发射需求而研制的一型产品，主要与直径为3.35米的火箭组合完成短时间飞行的发射任务。它执行任务时间短，与基础级分离完成后马上点火加速，整个飞行任务基本上在1小时以内。

中国还研制了更先进的远征三号上面级，它可进一步提高上面级任务的适应性。

远征三号上面级模型

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结语

据悉，2025年前后，中国可重复使用的亚轨道运载器将研制成功，使亚轨道太空旅游将成为现实。同时，空射运载火箭将快速发射能力提升到小时级。2028年，以火箭发动机为动力的两级完全重复使用运载器将研制成功。2035年左右，运载火箭实现完全重复使用，以智能化和先进动力为特点的未来一代运载火箭将实现首飞。2040年前后，未来一代运载火箭将投入应用，组合动力两级重复使用运载器将研制成功，核动力空间穿梭机将出现重大突破。

中国重复使用运载器发展思路

制版编辑 | Morgan

作者：庞之浩

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