長征五號發射成功後,中國航天處於世界什麼水平?

穆學國


一個非常好的問題。中國航天整體技術水平處於世界前列,是由一次次發射、一個個火箭長期積累起來的。


長征五號之所以至關重要,是因為作為服務天宮空間站的三款運載火箭成員,長征2號F、長征7號、長征五號B。


長征五號B採用了先進的“一級半構型”,火箭級數的減少大大降低了火箭起飛質量,並提高了安全係數,這對於強調成功率的載人航天工程而言至關重要。


這種沒有芯二級火箭配置的構型,以國外標準就是“單級入軌火箭”,是非常的先進,美國航天現役還沒有此種類型的火箭。


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按照官方透漏的消息,長征-5號運載火箭的最新改進型長征-5B已經抵達海南文昌衛星發射中心,目前正在進行最後的準備和檢測工作,將在未來一段時間展開發射活動,這也將是長征-5號系列火箭的第四次發射!

長征-5B並沒有芯二級火箭配置,是我國首個“一級半”構型的火箭,也算是長征-5號基本型的簡化版。長征-5B火箭雖然還沒有發射,那從已經發射成功的長征-5號基本型運載火箭來看,我國的航天技術在全球處於什麼什麼水平呢?

首先,先來看一下長征-5號運載火箭基本型的性能,長征-5號基本型的箭體長度為56.97米,雖說長度並不算高但它卻有著5米的箭體直徑(所以也被稱為“胖五”)。另外,長征-5號基本型的發射質量為867噸、最大發射推力為1078噸;在運載能力上,長征-5號的近地軌道運載能力為25噸、同步地球軌道運載能力為14噸。

對於長征-5號運載火箭來說,不管是1078噸最大起飛推力,還是25噸的近地軌道運載能力,在全球現役運載火箭中,都已經超過了俄羅斯現役最強的“質子-M”和日本現役最強的H-IIB運載火箭,僅次於美國現役的“重型獵鷹”和“德爾塔-4”重型運載火箭,可以排到現役全球第3的位置。

如果說放大範圍到全球運載火箭歷史上,長征-5號運載火箭的前面還要加上“土星-5號”、N-1運載火箭(其實N-1火箭4次發射都沒有成功)、“能源號”運載火箭(無自主入軌能力),也就是長征-5號的運載能力在全球運載火箭歷史上也可以排到全球第6的位置。

不過,長征-5號運載火箭在全球歷史上雖然可以排到前6的位置,但第6和前3的差距還是很大的,不管是“土星-5號”還是N-1火箭,它們的起飛推力都超過了3400噸,是目前長征-5號的3倍還要多;而且,“土星-5號”的近地軌道運載能力達到了140噸,是長征-5號的近乎6倍。所以說長征-5號雖然成功了,但差距還是很明顯的!

總的來說,我們的長征-5號運載火箭能達到現役第三、歷史前六這已經是一個很不錯的成績了,畢竟在他國載人登月成功的第二年我們才發射第一顆衛星,差距在一步步縮小。如果真的要在航天領域消除與最高水平的差距,可能要等到長征-9號超重型運載火箭的出現了!


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先說結論:中國目前運載火箭技術已經達到第二梯隊,僅次於美國和俄羅斯,與日本、歐洲相當,與歐日各有優勢,差距較小。

前段時間送“天問一號”去火星的長5遙三火箭是中國運載能力最強火箭,可以說代表了中國目前運載火箭技術的最高水平,我們用數據來看一下這款火箭在世界上處於什麼水平。

下面一張圖是全球現役大型運載火箭性能對比圖。

從圖片中可以看到,在現役重型火箭裡,長5在低軌道的運載極限為25噸,在地球同步軌道的運載能力約14噸,這兩個數據排在了全球第4位,僅次於美國的兩款獵鷹重型火箭和美國的三角洲4號重型火箭。

美國獵鷹重型火箭的近地軌道載荷達到了63.8噸,遠高於長5的25噸,在地球同步軌道的運載能力約26.7噸,同樣是長5的近2倍。

此外,長5在3次發射活動中的成功率為67%,而美國前3款火箭的成功率分別達到了100%,100%和90%,可見長5的可靠性方面稍有不足。

所以,長5與美國的技術相比還是有一些差距的,中國的航天水平與美國也存在很大差距,這點需要承認。

運載火箭水平:美國>歐洲=俄羅斯=日本=中國>印度

我們承認與美國的差距之後,那麼與俄羅斯、歐洲、日本相比水平如何呢?

中國與歐日在運載火箭技術上各有優劣,暫時與歐日處於同一梯隊,但在整個航天水平上,中國絕對是比歐洲、日本好不少的。

咱先說運載火箭方面,日本的火箭技術水平在上個世紀綜合能力是不如中國的,我們從2000年前的發射數據就能很明顯的感受到日本在航天方面的不進取。

但是,自從日本引入了美國的雷神-德爾塔火箭之後,在該款火箭上做了很多改進,使得日本火箭技術賬面上的數據比中國好看了一些,所以這兩年從很多方面來看日本的技術比中國高了,尤其是燃料和燃料發動機循環方式以及機械設計方面都比中國好得多。

但是,這兩年美國感受到了日本技術突進的壓力,開始限制部分技術的授權,日本獲取美國技術的難度也越來越高,研發的速度明顯減慢,所以究竟說日本的自主火箭設計能力有多強,這個真不好說。

相比於日本,歐洲在上個世紀開始就一直是航天火箭發展的第一梯隊,除了能夠獲得美國的一部分技術以外,歐洲優秀的航天技術基礎使得它完全可以和中國並列,你說中國的火箭遠好於歐洲,我是不信。

所以,中國的運載火箭技術雖然落後於美國,但與俄羅斯、日本和歐洲相比並不落後,技術水平大致相當,但我們的自主設計能力更強。

綜合航天水平:美國>俄羅斯>中國>歐洲>日本>印度

我們前文說了,雖然運載火箭方面中國、日本、歐洲水平相當,同屬於第二梯隊,但在航天綜合水平上,中國則優秀的多。

中國各種類型的衛星的研製,尤其是在實踐衛星和北斗衛星、登月無人探測器、載人航天、火星探測器等重量級標誌性的成就方面,中國的進度已經完全超越了日本,大部分超越了歐洲。

至於日本為什麼落後中國?

是因為日本不能夠單獨的進行載人航天和深空探測,也不能像美國、俄羅斯和中國一樣單獨進行全球定位系統的建設。對於這些大航天工程,日本更多的是選擇融入美國的系統,包括一些火箭技術和資源衛星與美國的深度合作。

日本為什麼要選擇合作,而非自主研發?

這是因為航天領域是個燒錢的無底洞,而日本經濟雖然還行,但並非中美兩個大國一樣可以持續增長,日本這幾十年的經濟萎靡不振,在航天領域的投入,要遠比中歐小得多,就比如說日本沒有能力發展大航天工程,從而轉向深空探測,如小行星,金星探測等。

那歐洲呢?

歐洲相對來說,比日本好一些,其體量和整合能力比日本大得多,但歐洲也都是一直在吃老本。

俄羅斯呢?

上圖為俄羅斯安加拉A5火箭。

俄羅斯情況比較特殊,俄羅斯的經濟更差,大約和廣東省的GDP相當,但由於前蘇聯的底子在,航天技術仍然非常優秀,且在航天發射數量都達到了全球前三位,這樣的經濟下能達到如此高的航天成就說明了俄羅斯真的是人才輩出!

不過,俄羅斯未來幾十年的水平會怎麼樣?

估計由於經濟原因,會慢慢的從第一梯隊掉落,這種掉落趨勢已經顯現,且此後二三十年內是很難有所改觀。

長征5號並非中國技術能達到的最高水平

那麼,長征5號會是中國火箭技術的頂峰嗎?這不見得。

因為長5的設計目標就是完成像發射國際空間站、嫦娥5號、火星探測器等載荷,滿足中國航天在未來10年的需求即可,對於中國未來10年航天的發展來說已經是夠用了。

長征5號雖然與美國獵鷹相比並不完美,但它可以出色的完成上述任務就可以了,同樣是拉貨,能拉的動就可以,沒必要把運載能力設計的太高,畢竟這種火箭都是一次性發射完就報廢了,大馬拉小車的成本浪費太大。

長征9號值得期待

此外,長征5號並非中國航天的目標火箭,25噸的近地軌道運載能力雖然能夠對付大部分的空間任務,但要想在深空任務中有所突破,就要更大運載能力的火箭。

比如近地軌道運載能力達到140噸的長征九號,預計在2028年至2030年首飛,與土星五號相媲美。

下圖是人類史上最強火箭——土星5號,美國在1960年代研發成功,能夠將120噸的貨物送到近地軌道。

如果長征九號出現,那麼中國載人登月也指日可待了。

在我們通往星辰大海的路上,長5遙三隻是一個開始。

綜上所述,未來10年在航天領域,只會是中美兩家角逐,但中國距離美國還有一定的差距,10年內也很難追得上,但穩居第2位是沒有任何問題的。

我是科學驛站,華中科技大學物理學博士,是一名熱愛科學、熱愛分享的科普答主,同時也是科學領域優質創作者、今日頭條青雲獲獎者,如果我的文章有幫助到你,歡迎點贊和關注哦。


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