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出品：科普中国
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监制：中国科学院计算机网络信息中心
大家在新闻中常常可以看到这样的消息："我国在某卫星发射中心用某型运载火箭，成功发射了……"，这里的"某型运载火箭"绝大部分是我国的"长征"系列运载火箭，例如昨天在文昌航天发射场成功发射我国新型载人飞船的"长征五号B遥一"运载火箭。
江程杰
不知你是否想过，为何我国的火箭以"长征"为名？这些火箭又是如何命名的？
"长征"与长征
"长征"——提起这两个字，很多人的脑海里肯定会想到这两件事情：一件是八十多年前红军那二万五千里的漫漫征途，再一件就是五十年来不断将我国的卫星和航天员送入太空的"长征"系列运载火箭。
在我国运载火箭设计之初，第一批航天人受毛主席《七律·长征》中表达出的红军为实现革命目标不畏艰辛、顽强奋斗的精神启发，提出了将我国运载火箭命名为"长征"的构想，并获得了上级的批准。自那时起，我国的运载火箭就被称作"长征"火箭了。
火箭型号中的数字、字母和关键字，都是什么意思？
从1970年到2020年，经历了半个世纪的探索与发展，我国"长征"系列运载火箭开枝散叶，发展出十几种不同型号。为了方便区分，我国将不同型号的基础型火箭命名为"长征x号"，英文简称就是"长征"的拼音字头"CZ"。
而由这些基础型火箭改进构型而来的子型号，则命名为"长征x号甲/乙/丙"等等，英文简称就是"CZ-x A/B/C"。
此外，由于火箭在服役过程中得到一定改进，但改进幅度比较小，此时便直接在该型号火箭后面加一个"改"字，以表示其与之前型号的不同。
△火箭吊装 http://www.spacechina.com/n25/n2014789/n2014804/c2841871/content.html
举个例子，长征三号系列火箭中有长征三号（CZ-3）、长征三号甲（CZ-3A）、长征三号乙（CZ-3B）和长征三号丙（CZ-3C）四个型号，后面三个型号都是在CZ-3的基础上通过改进三级和捆绑不同数量的助推器实现的，所以都归入了长征三号系列中。
而CZ-3B和CZ-3C这两个型号又进行过很多小改进，如加长助推器和一级、更新导航组件等；这一系列"小步快跑"式的改进，则是直接在此型号后面加"改"字表示，如"长征三号乙改一/改二"（CZ-3B G1/G2）等。
有时候在新闻中会看到"长征x号"名字的后面会出现"遥xx"这样的称呼，这里的"遥"实际上是"遥测箭"的简称。在火箭发射过程中，为了实时追踪飞行状态，需要在火箭上装设遥测设备，装有这些设备的火箭被称为"遥测箭"。"遥"字后面的数字可以理解为是本型火箭生产编号，例如"长征五号遥一（CZ-5 Y1）"就是第一枚长征五号火箭，"CZ-5 Y3"就是第三枚等等。
火箭型号的数字越大，火箭越先进/大/新吗？
我国早期的运载火箭发展主要是由卫星的发射需求决定的。
上世纪60年代，为了将我国第一颗人造卫星送入太空，在中远程弹道导弹的基础上研发了CZ-1火箭；随着近地轨道卫星变得更大更重，中远程导弹的底子就有些力不从心了，于是在洲际导弹基础上研发的CZ-2火箭应运而生。
http://www.xinhuanet.com/video/2019-09/19/c_1210285806.htm
到了70年代中期，我国同步轨道通讯卫星计划启动，火箭的飞行目标从近地轨道提升至同步轨道。在CZ-2基础上加装三级的CZ-3和CZ-4应运而生，其中CZ-3采用了当时技术较为先进的液氢液氧燃料三级，同时，由于担心CZ-3的三级研制难度过大而拖慢进度，CZ-4则选取了难度相对较低的常温燃料三级，两种型号同步发展。
后来CZ-3和CZ-4的进度都颇为顺利，由于氢氧燃料第三级更适合发射同步轨道卫星，CZ-3逐渐发展成了我国发射同步轨道卫星的主力火箭。为了不浪费CZ-4的现有成果，同时为了发射太阳同步轨道气象卫星风云一号，CZ-4进一步改进成为发射气象卫星的CZ-4A型火箭。
上世纪九十年代，随着CZ-3B等一系列火箭的投入使用，中国完善了火箭体系，但同时也暴露出一些问题，包括燃料成本高昂且剧毒、直径偏小、型号偏多和型谱重叠等。为了解决这些问题，新一代长征五号运载火箭应运而生。2006年立项之初，长征五号计划以5m直径氢氧燃料芯级作为核心，通过灵活组合3.35m和2.25m两种直径的液氧煤油燃料助推器，来满足不同运力和不同轨道的发射需求。
例如,使用5m直径一级捆绑4个2.25m助推器的一级半构型，LEO运力为10吨；换成4个3.35m直径的大助推器，LEO运力就能达到25吨。
在这些一级半构型上添加氢氧二级，形成二级半构型，长征五号就能实现同步轨道发射任务，GTO运力分别为6吨与14吨。
而这些助推器模块独立出来，也能形成新型小、中型火箭的衍生型号，它们能够承担其他运力范围的发射任务。
△长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空 http://m.xinhuanet.com/2019-12/27/c_1125397319.htm
此后，长征五号的方案经历过一些更改，到了2009年与2010年，原本作为长征五号系列中衍生型号的小、中型火箭，分别独立形成了长征六号与长征七号两个新系列，长征五号系列最初的6个方案中只保留了GTO与LEO运力*的两个，就是现在的长征五号和长征五号乙型火箭。
长征五、六、七号将作为我国未来航天发射的主力军，"老长征"系列或许会逐渐完成它们的历史使命。
除了前述的液体燃料运载火箭之外，我国利用新型固体燃料弹道导弹技术改进的长征11号、快舟系列运载火箭以其快速响应、快速发射的优越特性，与同样可以快速发射的CZ-6在近年来的小卫星发射活动中占据了一席之地，可谓"固液两开花"。
如此来看,我国运载火箭并不是数字越大，火箭越大、越先进，而是根据型号立项时间的早晚和实际需求的变化综合决定的。
我国运载火箭发展历程 火箭照片来自百度百科、中国运载火箭技术研究院，作者有加工。
从长征一号到长征十一号，中国航天事业历经了50年的艰难长征，取得了一系列辉煌的成就。"实践"、"风云"、"神舟"、"北斗"、"嫦娥"、"天宫"、"天舟"、"悟空"、"墨子"……这些熟悉的名字经由"长征"系列运载火箭的托举，进入了广阔的太空之中。可以说，一代代"长征"火箭，是一代代中国人艰苦奋斗、自力更生的回忆。
未来，我们将建设自己的空间站，取回来自月球的第一抔土，我们将向火星投送着陆器，我们还将飞出小行星带，甚至还将要前往更加浩渺的星际空间中。我们还可能将在未来载人登月，新时代的"嫦娥"将踏足广寒。
而始终不变的，是"长征"火箭的呼号，是我们长征太空的梦想！
"待来日，去星辰大海，九天翱翔！"
文章仅代表作者观点，不代表中国科普博览立场
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长征3b运载火箭
长征三号乙运载火箭（Long March 3B，CZ-3B）是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭，以长三甲作为芯级，在其一级上捆绑长二捆的四个助推器，并采用加长、加强的二级贮箱，其GTO运载能力一跃达到5100千克。长三乙火箭可执行其它轨道要求的任务，并且可满足有效载荷调姿、再定向和起旋要求，以及双星和多星发射的要求等。1997年8月和10月，长征三号乙运载火箭成功地发射菲律宾马部海卫星和亚太二号R卫星；2013年12月2日凌晨1点30分，成功发射中国自主研发的嫦娥三号月球探测器；2015年10月17日0时16分，长征三号乙运载火箭成功将亚太九号通信卫星发射升空。[1]2016年8月6日零时22分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将天通一号01星发射升空，这是中国卫星移动通信系统网友分享星。
2018年12月8日凌晨2点30分，中国用长征三号乙运载火箭成功把“嫦娥四号”探测器送入地月转移轨道，踏上了奔赴月球背面的征程。
火箭介绍
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长征三号乙运载火箭（CZ-3B）是一枚三级大型液体捆绑式运载火箭，以经适应性更改后的长征三号甲运载火箭作为芯级，捆绑四枚液体助推器而构成，具有运载能力大、适应性强、继承性好等优点。长征三号乙运载火箭是中国目前运载能力*、技术*进、构成最复杂的运载火箭，代表中国目前运载火箭技术的*水平，在世界航天界也居前列。
长征三号乙运载火箭
长征三号乙运载火箭主要用于发射地球同步轨道卫星，其运载能力达到5.1吨，是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。全箭起飞质量465吨，全长54.838米，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*直径4.0米。它的一子级、助推器和二子级使用偏二甲肼（UDMH）和四氧化二氮（N2O4）作为推进剂，三子级则使用效能更高的液氢（LH2）和液氧（LOX）。
全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、外测安全系统、滑行段推进剂管理与姿态控制系统、低温推进剂利用系统、分离系统以及辅助系统等组成。
长三乙火箭性能优异，安全可靠，总共26次发射任务中，除第一次失败以外都发射成功，成功率高达96%。
长征三号乙运载火箭已成功地发射了多颗大型卫星，它们是马部海卫星（Mabuhay）、亚太二号R卫星（APT-ⅡR）、中卫一号卫星（ChinaStar-1）、鑫诺一号卫星（SinoSat-1）。
主要结构
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长征三号火箭结构
一子级
一子级上部是装有液体四氧化二氮（N2O4）的氧化剂箱，下部是装有液体偏二甲肼（UDMH）的燃烧剂箱，总长长23.272米。一子级装配有DaFY6-2型发动机，该发动机是由四台推力为75吨的液体N2O4/UDMH发动机并联而成。每台DaFY6-2型发动机的喷口可以在伺服机构的带动下单向摆动以控制火箭飞行的姿态，*的摆动角为10度。
助推器
每枚助推器捆长15.326米，上部是装有液体四氧化二氮（N2O4）的氧化剂箱，下部是装有液体偏二甲肼（UDMH）的燃烧剂箱，并在尾部各安装了一个尾翼。四个助推器各配有一台推力为75吨的DaFY5-1型发动机，喷管固定不摆。
二子级
二子级长9.943米，上部是装有液体四氧化二氮（N2O4）的氧化剂箱，下部是装有液体偏二甲肼（UDMH) 的燃烧剂箱。二子级装配有75吨推力的DaFY20-1型发动机（主发动机）和带四个小喷管、推力为4.8吨的游动发动机DaFY21-1。主发动机喷管固定不动，游动发动机喷管可作单向摆动，*摆角60度，以控制箭体飞行姿态。
三子级
三子级长12.375米，上部是装有液氢（LH2）的燃烧剂箱，下部是装有液氧（LOX）的氧化剂箱。三子级采用的是YF-75氢氧发动机，具有二次启动能力，由两台独立的单管发动机并联而成，每台推力8吨，可在伺服机构的带动下双向摆动，*综合摆角4度，控制三子级箭体飞行姿态。
卫星整流罩
在火箭飞行穿过大气层这段过程中，火箭顶部的卫星整流罩保护卫星免受来自大气层的各种干扰。卫星整流罩为卫星提供了一个良好的环境。长征三号乙火箭的卫星整流罩由端头帽、双锥段、圆柱段和倒锥段组成。端头帽由玻璃钢纤维材料制成，具有良好的无线电透波性。双锥段和圆柱段是由金属蜂窝材料制成，倒锥段由化铣合金材料制成。如果需要，无线电透波窗口和操作窗口可以在柱段和双锥段上开口。长三乙火箭整流罩长9.56米，*外直径4.0米，其静包络*直径为3.65。
星箭对接
长征三号乙火箭可以提供多种机械接口，但一般来说，提供标准的937B和1194机械接口。卫星的下端框与火箭的有效载荷支架的上端框对接，通过包带来锁紧。
飞行时序
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主要任务
长征三号乙运载火箭可以将卫星送入地球同步转移轨道（GTO）。在执行一个典型的GTO任务时，长三乙火箭的一、二子级首先将卫星和三子级的组合体送入一个圆形的停泊轨道，然后三子级进行600多秒的滑行段飞行，在组合体在火箭控制系统的控制下进行再定向之后，三子级发动机再次点火将组合体送入目标GTO轨道，最后，三子级和卫星分离。
飞行事件
长征三号乙运载火箭
长征三号乙运载火箭的主要飞行事件如下所列：
助推器分离：每个助推器都是分别通过前连接面的杆系结构和后连接面的球头结构同火箭芯级相连的。在助推器发动机关机后，用于连接的爆炸螺栓和分离螺母分别解锁，装在助推器上固体小型分离火箭点火，将助推器推离火箭芯级，助推器自由下落完成分离。
一子级/二子级分离：一子级/二子级分离是所谓的“热分离”。在一子级发动机关机后，二子级主发动机点火，联接两级的爆炸螺栓起爆解锁，这样一子级就被二子级发动机喷出的高速燃气流推离，一子级和二子级分离。
整流罩抛罩：整流罩以“解锁-翻转-分离”方式进行抛罩。在横向上整流罩与三子级通过12个横向爆炸螺栓联接，在纵向上两半整流罩是由2个纵向爆炸螺栓和一条导爆索联接。在抛罩时，12个横向爆炸螺栓和2个纵向爆炸螺栓首先同时解爆，在0.1秒内纵向导爆索解锁，安装在三子级前端框上的分离弹簧将两半整流罩推开分离。两个整流罩半罩围绕着三子级前端框上的铰链翻转，随着火箭加速上升整流罩分离下落。
在抛罩过程中，不会发生碰撞和污染。
二子级/三子级分离：二子级/三子级分离是所谓的“冷分离”。在二子级的主发动机和游动发动机关机后，安装在三子级上的小型加速火箭点火，从而在火箭飞行方向上产生一个加速度，使得三子级的推进剂沉底易于三子级发动机点火起动。同时，联接二子级和三子级的爆炸螺栓起爆解锁，安装在二子级上的小型反推火箭点火产生一个反向加速度，二子级与三子级脱离。
卫星/三子级分离：卫星与三子级分离是通过分离弹簧的分离力来实现的。当火箭控制系统发出星箭分离指令，联接卫星和有效载荷支架的包带上的无污染爆炸螺栓起爆解锁，解锁后的包带被安装在有效载荷支架上的拉簧拉回。卫星被分离弹簧推离火箭。
长征3b火箭图片
北斗卫星今年已经从西昌发射了6次了，一共有8颗卫星被送上了轨道，北斗卫星发射已经跟家常便饭一样，让小编找不到报道的重点。不过11月23日长征3B火箭发射北斗“萌星”M25、M26后的一则报道引起了我们注意。有消息称，该长征3B火箭的一枚助推器返回地面时砸中了一处房屋，造成了一定的财产损失。而在大半年前，另外一枚火箭残骸在坠落时也砸中了一户居民的猪圈，几头家猪被砸死。今天就想通过这一事件，再谈一下控制火箭残骸落区的意义。
CZ-3B火箭发射北斗萌星M25、26
我们知道，我国的前3大卫星发射中心酒泉、太原、西昌基地都建设于冷战时期，特殊的历史背景要求航天（导弹）基地必须建设在内陆地区以避免美苏的战略打击，但这样也造成了一些麻烦事儿，以西昌发射场为例，每次发射火箭前，残骸预定落区的居民都会接到上级单位的通知，要求落区内所有乡村的居民都到临时避难场所进行躲避，以免被掉落的火箭残骸伤及。尽管火箭残骸击中村子的概率较低，但是每隔数年总能听到这样的报道。
落在农村附近的火箭助推残骸（FILE）
像欧洲和美国，他们把火箭发射基地都建在沿海地区，火箭残骸基本都会落在海洋深处，不会对当地居民有任何影响，而俄罗斯尽管也在内陆发射，但由于广阔的前苏联疆域都是无人区，因此也不存在落区安全的问题，唯独我们的3大火箭发射场存在这样的问题。不过我国在2015年建成了首座沿海发射场——海南文昌卫星发射场，长征5号、长征7号以及2020年要首飞的长征8号都将在这里发射，从海南发射的火箭就彻底避免了内陆发射场需要疏散群众的问题，只要在公海上划定禁航区，基本就不会出什么问题。
不过在可见的未来，三大内陆发射场依然承担着我国大量的航天器发射以及武器试验任务，如何寻找一种有效的方法，更精确的控制火箭残骸的落区，甚至有计划的回收火箭，这将彻底改变落区居民一打火箭就往山洞跑的历史遗留问题。我们知道商用火箭落区控制最成熟的就是SpaceX（太空叉）的猎鹰火箭，它身上的栅格舵再加上GNSS导航系统，可以将落区精确控制在数米内，如果长征系列火箭也能掌握该技术，未来内陆再发射火箭时，落区居民们就不用再到处跑了。（栅格舵通过开合来控制返回时的飞行姿态）
航天一院研制的首个火箭栅格舵
事实上航天一院和上海航天局在2019年上下半年各自测试了一次落区控制任务，并且取得了成功。当时的长征2C和长征4B火箭上都安装了类似于猎鹰9号火箭上的4台栅格舵，并配备了GNSS系统、陀螺及加速度仪等装置，在火箭芯级与2级脱离后，通过栅格舵的开合，再配合这些导航系统，精确地控制了一级火箭的落区。特别是最近发射的长征4B火箭，实际落点经测算后横向偏差约100米，纵向偏差约3.2公里，比起之前动辄几十公里的落区范围，已经减小了85%以上，我国在控制火箭落区上已经取得了小小的成功。
当然我们目前还不能跟美国的猎鹰火箭比，因为我国的火箭返回时发动机不点火，只是靠4只栅格舵来控制飞行姿态，因此对落点的调整能力有限。同时我们目前只在没有助推器的光杆中小型火箭上进行过测试，像这次发射北斗卫星的长征3B火箭的4个助推器就无法安装常规的栅格舵，未来我国的火箭落区控制技术成熟后，助推器的落区控制也应该进行进一步的研究，毕竟这次砸到房屋的就是助推器而不是芯一级。
美国猎鹰火箭的栅格舵
当然，我国研究栅格舵和火箭落区控制并不仅仅是为了解决“扰民”的问题，世界商业火箭的发展已经进入了低成本和高复用的时代，以太空叉为代表的新兴火箭公司，依靠其徒有的火箭复用技术已经占据了全球航天发射市场的半壁江山，而我国近年来也在发力火箭的可重复使用技术。而精确控制火箭落区是掌握火箭复用技术的第一步。未来我国的长征6号、长征8号等新一代火箭都会推出可重复使用的构型，全新的921载人火箭也将使用多机并联的复用技术，而从今年开始进行的火箭落区控制实验，正是这漫漫征程的最开始。
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