“嫦娥二号”奔月离不开的“巨臂”

作者：马俊 北京航空航天大学宇航学院飞行器设计专业硕士生

    金秋时节，月桂飘香，嫦娥二号将携带地球的祝福再访月球。嫦娥二号卫星此次将在100公里的环月轨道上进行7米精度的照相观测，并为嫦娥三号预选着陆区进行高分辨率成像。

    众人目光齐聚嫦娥二号，媒体深入的挖掘了嫦娥二号的各方面信息，新华社为嫦娥二号项目总结的六大创新与突破中第一位的就是“运载火箭将直接将卫星发射至地月转移轨道”，与寻常的发射活动相比，这里有多大的进步呢？

    2007年4月12日，我国首个绕月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心由长征三号甲型火箭发射升空，在其一年半的寿命中获取了月球表面三维影像，分析了月球表面有关物质元素的分布特点，并对月壤厚度、地月空间环境进行了探测，获得了巨大的成功。然而嫦娥一号的奔月之路却是漫长的。运载火箭首先将卫星发送到近地点200km、远地点5.1万公里的椭圆形地球同步轨道，经过调相轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段的飞行，在8次变轨历经14天后才进入月球轨道。

    据安排，此次任务中将使用长征三号丙型火箭直接把嫦娥卫星送到近地点200公里，远地点38万公里的地月转移轨道，从发射到近月点捕获所需的时间减少到5天进入环月工作轨道时间缩短到7天。这在中国的发射历史上是从未有过的，更高的初始轨道意味着火箭必须提供更大的推力，对于星箭分离时的要求也更高。

    探月工程已经完成了一期目标，即将开展二期任务，嫦娥卫星巡月于38万公里之遥，带着中华儿女的问候探索未知，是谁托举了这个梦想呢？这便是长征三号甲和长征三号丙火箭，是它们强有力的臂膀将嫦娥系列卫星送入太空。

    “长征三号甲”火箭是由中国运载火箭技术研究院研制的三级液体火箭，它继承了“长征三号”火箭的成熟技术，采用了新设计的液氢液氧三子级。火箭全长 52.52米，最大直径3.35 米，起飞质量240吨，主要发射GTO（地球同步转移轨道）的有效载荷，也可以发射低轨道、极轨道或逃逸轨道的有效载荷。其GTO运载能力为2.6吨。自1994年2月8日首次发射成功以来，至今发射成功率为100%。2007年6月被中国航天科技集团公司授予“金牌火箭”称号。

    长征三号丙运载火箭是由经过适应性修改的长征三号甲运载火箭作为芯级、捆绑两枚液体燃料助推器而构成的大型三级液体捆绑式火箭，火箭全长54.838米，起飞质量345吨，一、二子级直径3.35米、助推器直径2.25米，三子级直径3.0米，卫星整流罩最大直径4.0米。长征三号丙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星，其GTO运载能力为3.8吨。2008年4月25日，中国首颗数据中继卫星“天链一号” 便是由长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射升空的，这也是长征三号丙型火箭的首次发射。

    除了探月工程已经使用的长征3号甲和长征三号丙火箭，我国的长征系列运载火箭已经形成了4大系列11种型号，覆盖了近地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道、地球静止轨道等发射需求，至今已进行了130余次飞行，承担了我国所有种类航天器和三十多颗国际卫星的发射任务，发射成功率在93%以上。长征系列火箭的运载能力为近地轨道9500Kg，地球同步转移轨道5500kg，太阳同步轨道6100kg。

    目前新一代运载火箭（长征五号）正在研制中，要实现“通用化、系列化、组合化”的目标，以120吨液氧-煤油和50吨液氧-液氢两种发动机为基础，构成5米直径、3.35米直径和2.25米直径三种模块，组合形成不同大小的运载能力，可将目前的近地轨道运载能力由9吨提高到25吨，地球同步转移轨道运载能力由5吨提高到14吨。预计将于2014年在新建的海南文昌航天发射场首发。

作者简介：马俊，现为北京航空航天大学宇航学院飞行器设计专业硕士生，曾参与中国空间技术研究院的技术改造项目“XX卫星姿轨控/推进仿真中心计算机研制”，参与航天东方红卫星有限公司的“XX卫星编队设计与仿真验证平台”，参与编写了《卫星姿态控制动态模拟技术》专著，申请了一项发明专利。