長征五號是目前我國運載能力最大的火箭，于2016年11月3日在中國文昌航天發(fā)射場成功首飛。但在2017年7月2日，長征五號遙二火箭搭載實踐十八號衛(wèi)星發(fā)射升空后，火箭飛行出現異常，發(fā)射任務失利。
原本，這次發(fā)射若成功意味著長征五號運載火箭工程研制圓滿收官，進入正式應用階段，同時也是我國在今年下半年探月三期嫦娥五號月球探測器發(fā)射前，對“胖五”火箭的最后一次實戰(zhàn)演練。然而，始料未及的發(fā)射失利仿佛打亂了原來的節(jié)奏。
此前，我國原計劃在2017年11月，用長征五號火箭發(fā)射國內首個實施無人月面取樣返回的航天器“嫦娥五號”；在2018年，發(fā)射世界首顆在月球背面著陸和巡視探測的航天器“嫦娥四號”。
由于長征五號遙二火箭發(fā)射失利的原因仍在調查中，或將在年底徹底查清。這次失利將影響到我國嫦娥五號、四號以及空間站的任務計劃。
長征五號發(fā)射失敗原因分析
以前發(fā)射成功率高是因為長征火箭不夠“壯”
從1970年長征一號運載火箭發(fā)射至今，長征系列顯然成了一個“大家族”，實現了從常溫推進到低溫推進、從串聯(lián)到捆綁、從一箭單星到一箭多星，運載能力覆蓋高、中、低各種軌道，能夠滿足不同載荷的發(fā)射要求。
長征系列運載火箭在長征五號誕生之前共實施了237次發(fā)射，發(fā)射成功率高達97%左右。而國際上，從1957年到2015年，全球共發(fā)射5400多次，平均發(fā)射成功率是91.5%。這樣來看，長征系列火箭一直表現都很棒，也讓我們自然而然形成一種錯覺：但凡長征火箭發(fā)射，必定是成功的。
但這樣的成功是建立在火箭運力較小、型號較老基礎之上的。
受我國鐵路運輸的限制，“胖五”之前的火箭最大直徑僅為3.35米，我國長征系列運載火箭地球同步轉移軌道運載能力最大僅能達到5噸級，與12噸級的國際主流水平運載能力相比差距大，制約了我國空間技術發(fā)展。
“當時的載人航天工程尚處在論證階段，按我國當時火箭的運載能力，無法滿足未來空間站建設的需求。”航天科技集團一院長征五號運載火箭總指揮王玨說，國內重大工程的發(fā)展需要成為中國研制大型運載火箭的直接驅動。
20世紀80年代末，隨著人類探索宇宙的不斷深入，世界主要航天強國紛紛推出了新一代大型運載火箭，比如美國的德爾塔4和宇宙神5、歐洲的阿里安5，這些火箭多采用了5米左右大直徑，少級數，運載能力全面超越我國當時的火箭。
各國發(fā)展新一代火箭的目的很明確：一是通過清潔推進劑的改進實現環(huán)保，二是提高運載能力，提升進入空間能力和商業(yè)競爭力。
內有重大工程的需要，外有各國的發(fā)展趨勢，打造一枚“大塊頭”的火箭顯得十分迫切。
長征五號的“難”主要是因為有這么幾只“攔路虎”：
——整體技術。要實現運載火箭能力的跨越式發(fā)展，整體就必須采用全新的技術。相比以往新火箭研發(fā)中30%左右的新技術比例，長征五號可以說是另起爐灶，全箭采用了247項核心關鍵新技術，全箭新研產品比例達90%以上。
“這么高的新技術比例意味著研制工作量增大，研制難度增大，也意味著研制風險增大。”長征五號火箭總設計師李東說。
——“心臟”。運載火箭與飛機汽車一樣，發(fā)動機是它的“心臟”。為了把更重的載荷送到更高更遠的地方，火箭不僅需要最好的發(fā)動機，而且一支多級火箭需要不同類型的發(fā)動機。
新一代火箭首先要解決大推力問題，之前我國單臺發(fā)動機推力最大的只有75噸，遠遠滿足不了長征五號的需求。
長征五號采用了新一代無毒無污染的氫氧和液氧煤油發(fā)動機組合方式，8臺全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動機被裝配在四個助推器上，兩臺50噸、兩臺9噸的全新研制的氫氧發(fā)動機分別裝配在一級和二級火箭上。在研制過程中，擺在研制人員面前最大的難題就是如何攻克大推力液氧煤油發(fā)動機技術，而這個技術以前也只有俄羅斯掌握。
一些外國專家甚至認為，即使我們能設計出來，但以我們現有的材料和工藝水平，也不可能制造出來。但是中國航天人愣是進行了夜以繼日的攻關，中間更是經歷了四次發(fā)動機試車失敗，甚至目睹過幾秒鐘內發(fā)動機就燒毀殆盡的慘狀，但他們還是挺過來了，幾十種新材料、一百多種新工藝被一一攻克。真可謂“一斤推力一寸金，十萬馬力十萬人！”中國于是成為繼俄羅斯之后第二個全面掌握液氧煤油高壓補燃發(fā)動機技術的國家。
——大結構。把火箭做大，把箭體直徑從3.35米變?yōu)?米，并不是簡簡單單放大。要加工制造5米的箭體結構，需要基礎機械加工、貯箱焊接、鉚接等所有工裝的巨大飛躍，有很多技術難題需要克服。
大結構還給地面試驗帶來新要求，以前的機床、試驗的工位、廠房都已無法滿足長征五號的大結構需求，因此長征五號的研制也帶動了新的助推器分離試驗、整流罩分離試驗、靜力試驗等技術的提升。
長征五號起飛推力達到現役最大規(guī)模運載火箭的1.5倍以上，火箭各結構部段受力情況復雜。特別是要解決針對火箭助推器與芯級傳力問題，單臺助推器不僅要承擔近200噸的芯級自重，還需在不足0.1平方米的接觸面上承受300余噸的偏置集中力載荷，方案設計難度為我國運載火箭研制史上之最。
把如此多的技術創(chuàng)新匯集到長征五號身上，看上去是有些冒險的。人們都知道，研制運載火箭是個大系統(tǒng)工程，任何一個小毛病都有可能導致發(fā)射失敗，給航天事業(yè)造成打擊。
中國航天人卻敢于設立新目標，并且有能力駕馭研發(fā)路上各種困難和復雜性的階段，他們造就了一個強大的機制，就像一個超級流水線一樣可以把種種夢想奇跡般地變成現實。
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