一、風雨“長征”路

（一）“長征” 的長征

中國人對“長征”這兩個字有一種特殊情結，因為一提到它，每一個國人的腦海里肯定會不約而同地想到兩件事情：一件是70多年前中國工農紅軍走過的二萬五千里的漫漫征途，再一件就是40多年來不斷將我國的衛(wèi)星乃至航天員送入太空的“長征”火箭。

參與“東方紅一號”衛(wèi)星研制的老科學家禹更銘曾說，我們給中國生產的運載火箭命名為“長征”，是有多重象征意義的。因為我們積極踐行的“航天精神”和“長征精神”是一脈相承的。不僅如此，紅軍在長征中那種不怕困難、百折不撓的作風一直激勵著中國人趨向民族復興的整個進程。

而我們給中國生產的運載火箭命名為“長征”，也可以從時間角度點讀：當年紅軍長征用了兩年多，而“長征一號”的研制足足花了12年，這可以算更為艱辛的“長征”。

我們這里說的“12年”，是從1958年算起的。1957年10月，當時蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。第二年，也就是1958年5月，毛澤東主席在中國共產黨八屆二中全會上提出，“我們也要搞人造地球衛(wèi)星”。

這對于當時中國的科學技術工業(yè)水平尤其是航天科研工作來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，我國航天工作者從此走上漫漫“天路”，新中國的“航天元年”從此開啟。

1970年4月24日，我國成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星——“東方紅一號”。按時間先后，我國是繼蘇、美、法、日之后，世界上第五個用自制火箭發(fā)射國產衛(wèi)星的國家。

由此算來，經過12年艱辛努力，中國航天從無到有，從弱小到強大，成為“太空俱樂部”中“重戲份一員”。

（二）1958—1967年 使命鑄劍

1956年我國制定了“自然科學12年發(fā)展規(guī)劃”，要求完成原子能、噴氣式技術、電子技術等57項任務，國家建立了研究院和部門。

在蘇聯(lián)幫助下，我國完成了第一個五年計劃，但是科學技術工業(yè)的水平要達到世界最先進水平——發(fā)射地球人造衛(wèi)星，差距是巨大的，有許多工作要做，要經過長期的艱苦奮斗、不斷創(chuàng)新，才能夠實現(xiàn)這一宏偉的目標。

1960年11月5日，我國近程導彈發(fā)射成功，標志著我國具有生產制造導彈的能力了。這項工作得到了全國1450個單位的大力支持。

1962年3月21日，我國自行設計的中近程導彈飛行試驗失敗。技術失敗的原因，首先是總體設計沒有把導彈看作一個彈性體；其次是發(fā)動機沒有驗收鑒定標準；其三是沒有建立系統(tǒng)工程的體制和研制程序（總設計師建制和17項地面試驗系統(tǒng)工程研制程序）。

1963年4月2日，中國科學院年會召開，會議由錢學森主持，討論通過了第一研究院（以下簡稱一院）提出的“地地導彈技術發(fā)展途徑”，確定了導彈技術發(fā)展的方向，并提出“八年四彈”實施步驟，在1971年要完成，即：近程導彈、中程導彈、遠程導彈和洲際導彈。1965年8月9日經中央專委第十三次會議批準。

1964年6月29日，地地中近程導彈飛行試驗成功，標志著我國能自行設計導彈。

1965年4月，國防科委提出了十年內我國航天的奮斗目標，7月，由中國科學院提出發(fā)展我國人造地球衛(wèi)星規(guī)劃方案。10月至11月，中國科學院受國防科工委的委托召開我國第一顆衛(wèi)星方案討論會（代號651），初步確定了衛(wèi)星方案，運載火箭的總體設計由上海機電設計院承擔。

1965年6月，中央專委十二次會議決定將發(fā)射人造地球衛(wèi)星列入國家計劃交由七機部（航天部前身）一院負責研制運載火箭。為此七機部調整部內組織結構，由7個研究室擴建為11個研究室，并將此工程命名為 “651工程”。

根據(jù)“651工程”精神，“長征一號”的一、二級采用遠程導彈原型不做修改，第三級采用固體火箭。衛(wèi)星和固體火箭包羅在整流罩內不受氣流的沖刷和加溫，固體三級自旋穩(wěn)定（180轉/分），二級關機后，以噴射氮氣的姿態(tài)控制發(fā)動機來保持滑行段的穩(wěn)定飛行。

按設計要求，“長征一號”的起飛重量81.5噸，起飛推力104噸，最大直徑2.25米，箭體長29.46米，運載能力300千克，赤道傾角68.5°。

1969年7月17日，周總理連續(xù)主持研討生產情況，25日在中南海西花廳召集會議，決定派錢學森全權處理有關一院火箭試車事宜，并要求把參加“長征一號”火箭研制工作的29個單位和3456名工作人員的花名冊報總理辦公室存查。

同時，要求所有參加這一工作的人員都要服從指揮，堅守崗位。會后中央專委為“長征一號”關鍵的短線項目開具特別公函，不管到全國哪里求援都能暢通無阻。周到細致的保障措施，使“長征一號”火箭研制工作順利進行。

經過艱苦的努力，遠程導彈于1970年1月30日取得飛行試驗成功，證明設計方案是合理的。

1970年2月18日，國防科委召集相關部門和人員研究“651工程”進展情況。會議形成兩項方案：

第一，“過載開關”。運載火箭一、二級已經過遠程導彈飛行試驗，方案是可行的。如火箭滑行段和三級固體火箭出現(xiàn)故障，衛(wèi)星墜落，觸及大氣層，會產生很大過載，衛(wèi)星上的過載開關會切斷播放《東方紅》的樂曲，這樣可以避免衛(wèi)星唱著《東方紅》樂曲落地后產生的不良后果。

第二，發(fā)射前請周總理報告毛主席，批準發(fā)射播放《東方紅》樂曲的衛(wèi)星。

此會后的第二天，中國首顆人造地球衛(wèi)星成功飛天進入倒計時：

1970年2月24日，“長征一號”合練彈出廠。

1970年3月26日，用來發(fā)射“東方紅一號”衛(wèi)星的“長征一號”火箭出廠。

1970年4月14日，周總理在人民大會堂福建廳聽取了“長征一號”技術情況測試檢查情況、“東方紅一號”衛(wèi)星測試檢查情況以及發(fā)射準備情況。16日，周總理同意摘掉過載開關，批準“長征一號”火箭轉往發(fā)射陣地。

1970年4月20日，周總理通過國防科委轉告前方陣地執(zhí)行任務的同志：“安全可靠，萬無一失，準確入軌，及時報告?！?/p>

1970年4月23日，毛主席批準發(fā)射我國第一顆人造地球衛(wèi)星——“東方紅一號”。

1970年4月24日，下達15分鐘準備口令時，郭清團長傳達周總理指示：“工作要準確，不要慌張，要沉著謹慎地把工作做好?！?/p>

1970年4月24日21時35分44秒，“長征一號”載著“東方紅一號”升空。

21時45分23秒衛(wèi)星入軌。《東方紅》樂曲響徹寰宇，震動了世界！

（三）1967—1999年 砥礪磨劍

在“長征一號”成功發(fā)射之后，中國運載火箭技術研究院又成功研制了我國的第一個大型液體運載火箭——“長征二號”。

“長征二號”火箭共兩級，推進劑采用四氧化二氮/偏二甲肼，低軌道的運載能力為1800千克。

1974年11月5日，“長征二號”火箭首次發(fā)射。但由于一根控制信號導線折斷，火箭在起飛20 秒以后姿態(tài)失穩(wěn)，火箭自毀。一年以后，“長征二號”火箭執(zhí)行第二次發(fā)射任務，發(fā)射取得圓滿成功。準確送入軌道的是我國發(fā)射的第一顆返回式衛(wèi)星。

后來，我國“長征二號”火箭在1976年12月7日以及1978年1月26日又進行了兩次發(fā)射，均獲得成功。

總體看，“長征二號”共進行了4次發(fā)射，除了第一次發(fā)射失敗以外，其余3次均獲得圓滿成功。

在“長征二號”連續(xù)發(fā)射3次成功以后，我國又在該火箭的基礎上，研制成功了“長征二號丙”，研制單位仍是中國運載火箭技術研究院。

自1980年開始，在連續(xù)3個批次中，“長征二號丙”火箭不斷得到設計改進，其運載能力得到了逐步提高，由“長征二號”的1800千克提高到最后的3000千克。

在 1982年9月至1992年10月的10年間，“長征二號丙”火箭連續(xù)發(fā)射11次，全部成功，把12顆衛(wèi)星準確送入軌道，其中有一顆為瑞典的搭載衛(wèi)星。

1992年底，為了發(fā)射美國摩托羅拉公司的銥衛(wèi)星，研制部門對“長征二號丙”做了進一步的設計改進，采用了固體上面級以及一個衛(wèi)星分配器，加有上面級的“長征二號丙”火箭在1997年9月1日進行了模擬發(fā)射，兩顆模擬衛(wèi)星準確入軌，試驗發(fā)射取得了成功。

1997年12月8日，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號丙改”火箭成功地將兩顆銥衛(wèi)星送入預定軌道，首次正式發(fā)射取得圓滿成功。

之后，上海航天局在“長征二號丙”的基礎上又成功研制出了“長征二號丁”火箭，“長征二號丁”火箭仍為二級火箭。主要用于發(fā)射返回式科學試驗衛(wèi)星，從1992年8月9日首次發(fā)射至1996年10月20日，“長征二號丁”火箭共發(fā)射3次，均獲得成功。

隨著國際發(fā)射服務市場需要，中國運載火箭技術研究院于1986年提出了研制“長征二號”捆綁式火箭（即“長征二號E”）的方案，即芯級采用二級火箭，在“長征二號丙”的基礎上捆綁4個液體助推器，將低軌道的運載能力提高到9200千克。

1988年11月，長城公司與美國休斯公司簽訂發(fā)射服務合同，利用“長征二號”捆綁式火箭發(fā)射“澳星B1”衛(wèi)星。為了確保合同履行，有關部門僅用了18 個月的時間就完成了“長二捆”火箭的設計生產，于1990年7月16日進行了首次飛行試驗，把一顆模擬衛(wèi)星和一顆巴基斯坦搭載衛(wèi)星準確地送入軌道。

1992年3月22日，“長征二號”捆綁式火箭正式發(fā)射“澳星B1”衛(wèi)星，由于箭上程序配電器的節(jié)點間出現(xiàn)了多余物，導致點火后一、三號助推發(fā)動機關機，造成發(fā)射中止。

中國運載火箭技術研究院進行了一系列的整頓，吸取教訓，嚴格管理，于同年8月14 日，再一次組織發(fā)射，取得了成功。

“長征二號”捆綁式火箭首次采用助推器捆綁分離技術，大幅度提高了火箭的運載能力，也為以后的“長征三號乙”火箭的研制打下了基礎。到1995年12月28日，“長征二號”捆綁式火箭共進行了7次發(fā)射，在第3次和第5次發(fā)射中，均出現(xiàn)衛(wèi)星爆炸。在隨后的故障調查公報中，認為故障的出現(xiàn)是由于星箭雙方的技術協(xié)調不徹底，存有隱患，雙方均應采取措施，分別加強衛(wèi)星和整流罩的設計。中國運載火箭技術研究院認真總結，從故障中學習，進一步認識了高空風修正問題。在以后的第6次和第7次發(fā)射中，“長征二號”捆綁式火箭均取得成功。

在當時，“長征二號”捆綁式火箭是我國進入國際市場，用于低軌道發(fā)射任務的主要火箭。

“長征三號”是在“長征二號”的基礎上發(fā)展起來的三級火箭，可以把1600千克的有效載荷直接送入地球同步轉移軌道。

“長征三號”充分繼承了已有長征火箭的成熟技術，它的一、二級發(fā)動機采用“長征二號丙”的一、二級發(fā)動機，三級則采用世界上最先進的液氫/液氧發(fā)動機。

“長征三號”是我國首次使用液氫/液氧發(fā)動機的火箭。為了解決液氫/液氧發(fā)動機的高空二次啟動等技術難題，負責火箭設計的中國運載火箭技術研究院在正式發(fā)射前進行了大量試驗，終于使我國成為世界上少數(shù)幾個掌握液氫/液氧發(fā)動機技術的國家之一，為進一步開發(fā)更大推力的火箭打下了堅實的基礎。

1990年4月7日，“長征三號”火箭在其第7次發(fā)射中，成功地將“亞星一號”衛(wèi)星送入預定軌道，這是我國發(fā)射的第一顆國外衛(wèi)星，標志著中國正式進入國際商業(yè)發(fā)射服務市場。

到目前為止，“長征三號”火箭共完成了12次發(fā)射，其中第1、8、11次發(fā)射均因三級液氫/液氧發(fā)動機的問題而使得衛(wèi)星沒有進入最終的同步轉移軌道，導致失敗，其余的9次均獲得成功。 在經歷了第11次發(fā)射的失敗以后，中國運載火箭技術研究院認真分析火箭飛行暴露出的問題，并改進設計。

1997年6月10日，在“長征三號”的第12次發(fā)射中，成功地將我國的“風云二號”氣象衛(wèi)星送入預定軌道?！伴L征三號”火箭是我國目前進入國際市場、用于同步轉移軌道輕型衛(wèi)星發(fā)射任務的主要火箭之一。

“長征三號甲”火箭是在“長征三號”成功之后新研制的大型三級火箭，其各方面的技術性能比“長征三號”都有較大幅度的提高。

目前“長征三號甲”火箭主要承擔國內衛(wèi)星的發(fā)射任務，但其優(yōu)秀的實際飛行成績已經引起了國際航天界以及商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場的普遍重視。

“長征三號乙”火箭是以“長征三號甲”為芯級，采用“長征二號”捆綁式火箭的助推器捆綁與分離技術研制而成的我國目前推力最大的運載火箭，它可以把5000千克的有效載荷直接送入地球同步轉移軌道，這一運載能力高于歐洲阿里安航天公司的“阿里安44L”型火箭。

與“長征三號甲”火箭相同，“長征三號乙”火箭也采用大推力的三級液氫／液氧發(fā)動機，慣性組合采用四軸撓性平臺。

“長征三號乙”火箭的研制，引起了國際航天界的普遍關注。國際通信衛(wèi)星組織在組織發(fā)射第7、8代衛(wèi)星時，就選擇了尚在研制中的“長征三號乙”火箭，選定用“長征三號乙”火箭發(fā)射該組織的“708”衛(wèi)星，并在這之后再發(fā)射“804”、“805”衛(wèi)星。

“長征三號乙”火箭的首次發(fā)射是在1996年2月15日。由于一個電子元器件的失效，使得慣性基準傾斜，火箭按錯誤的姿態(tài)信號進行姿態(tài)矯正，導致火箭在飛行22秒以后，觸地爆炸，星箭俱毀，發(fā)射失敗。

在首飛失敗以后，中國運載火箭技術研究院用了半年多的時間來進行故障調查、試驗驗證等工作，在調查分析工作每取得一定階段性進展的時候，都及時向關心長征火箭的外界用戶做了介紹，最終的結論也得到了國際航天保險界、衛(wèi)星生產商以及用戶的廣泛認可。

1997年8月20日，“長征三號乙”火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射由美國勞拉公司生產的“馬部?！毙l(wèi)星取得成功。

10月17日，“長征三號乙”火箭又把勞拉公司生產的“亞太2R”衛(wèi)星非常精確地送入了預定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。根據(jù)已經簽訂的發(fā)射服務合同，“長征三號乙”火箭還將發(fā)射“中衛(wèi)1號”衛(wèi)星、“鑫諾”衛(wèi)星、“中星8號”衛(wèi)星。

這3顆衛(wèi)星分別由美國洛克西德·馬丁公司、法國宇航公司和美國勞拉空間系統(tǒng)公司生產。

在研制“長征三號乙”的同時，中國運載火箭技術研究院還研制了另外一種型號——“長征三號丙”火箭?！伴L征三號丙”火箭也是采用“長征三號甲”火箭作為芯級，但在一級周圍只捆綁了兩個助推器，其他部分基本與“長征三號甲”火箭相同，其同步轉移軌道的運載能力為3700千克。

作為發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星的備份方案火箭，上海航天局自1979年起用了10年的時間成功研制了“長征四號”火箭。它的三級全都采用常溫液體推進劑（四氧化二氮與偏二甲肼）。

1988年9月7日，“長征四號”在太原發(fā)射中心成功發(fā)射了我國的第一顆試驗氣象衛(wèi)星。兩年后，“長征四號”又一次成功發(fā)射了氣象實驗衛(wèi)星?！伴L征四號”火箭共發(fā)射兩次，均取得成功。

“長征四號”的成功發(fā)射，對中國航天科技發(fā)展有重大戰(zhàn)略意義。一方面，它標志著中國航天在太空領域科學研究的重大突破；另一方面，它更為中國增加了太空“技術話語權”。

（四）1999—2006年 精彩亮劍

在20世紀末10年到21世紀初10年間，國際航天發(fā)射市場漸趨火熱，為了招攬外星發(fā)射任務，中國運載火箭技術研究院研制了“長征三號乙”捆綁式運載火箭，它的芯級就是一枚“長征三號甲”火箭，四枚液體助推器的組成布局和“長征二號E”火箭相同。

“長征三號乙”運載火箭的同步轉移軌道運載能力增加到5噸，可以發(fā)射主流的靜止軌道通信衛(wèi)星。

取得這些標志性的技術突破后，中國運載火箭技術研究院繼續(xù)改進“長征二號丙”運載火箭，將近地軌道運載能力提高到3噸。

為了滿足更大重量衛(wèi)星的發(fā)射需求，中國運載火箭技術研究院研制了捆綁兩枚液體助推器的“長征三號丙”運載火箭，同步轉移軌道運載能力提高到3.8噸，填補了“長征三號甲”和“長征三號乙”之間運載能力的空白，此后中國的“嫦娥二號”月球探測器就使用“長征三號丙”運載火箭實施航天發(fā)射。

上海航天局進一步研制出“長征四號乙”和“長征四號丙”運載火箭，尤其是“長征四號丙”運載火箭使用了二次啟動的YF-40A發(fā)動機，顯著提高了太陽同步軌道的運載能力，900千米軌道運載能力增加到2.6噸。上海航天局還將“長征四號甲”火箭去掉第三級，衍生出“長征二號丁”運載火箭用于近地軌道發(fā)射，其運載能力達到了3.1噸。

有媒體對此評論指出，中國航天事業(yè)尤其是運載火箭數(shù)十年來的成績，在發(fā)展中國家中可以說是獨一無二的。

從國際上看，印度迄今為止研制使用的“PSLV”和“GSLV”火箭，其同步轉移軌道運載能力分別只有1.2噸和2噸，以運載能力衡量，相當于中國20年前的水平。

至于另一個發(fā)展中國家巴西，甚至沒有一次成功地發(fā)射運載火箭。而伊朗也成功地發(fā)射了兩顆衛(wèi)星，但運載火箭的技術檔次和運載能力尚不及中國“長征一號”運載火箭的水平。

不過，相對美國、俄羅斯、歐洲和日本等國家，中國運載火箭的技術和運載能力就要相形見絀了。

美國在20世紀60年代就研制了近地軌道運載能力118噸的“土星5號”運載火箭，1965年開始發(fā)射的“大力神3C”火箭的近地軌道運載能力就達到了13噸。他們在20世紀70年代研制的航天飛機軌道器具有將29噸有效載荷送入太空的能力，此外，美國空軍20世紀80年代還研制了近地軌道運載能力達到21噸的“大力神4”火箭，使其作為航天飛機不能滿足軍用任務時的備份。

作為冷戰(zhàn)時代針鋒相對的對手蘇聯(lián)，雖然其近百噸運載能力的N1火箭研制失敗，但1965年的“質子號”運載能力達到了12.25噸，隨后1968年三級火箭結構的質子火箭投入使用，近地軌道運載能力達到了21噸。

冷戰(zhàn)結束后，國際航天界普遍認為會迎來靜止軌道通信衛(wèi)星應用的大爆發(fā)，因此美國、歐洲和日本都競相發(fā)展新一代運載火箭，俄羅斯和中國則將發(fā)射報價低廉的質子火箭和“長征三號”火箭投入市場。美國研制航天飛機降低發(fā)射費用的努力失敗。

1986年“挑戰(zhàn)者”號航天飛機事故后美國空軍和航天局分道揚鑣，并在20世紀90年代主導研制了漸進一次性運載火箭（EELV）。

EELV包含兩種運載火箭，分別是“宇宙神5”和“德爾塔4”，在2002年和2003年先后投入使用，服役型號的最大運載能力分別是近地軌道19噸和22.5噸，同步轉移軌道8.7噸和13噸。歐洲航天局新研制的“阿里安5”運載火箭于1996年首次發(fā)射，其同步轉移軌道運載能力約6.2噸，近地軌道運載能力約16噸。

日本宇宙開發(fā)集團（NASDA）研制的“H—II”型運載火箭于1994年首次發(fā)射，“H—II”火箭在近地軌道運載能力約10噸。

為了發(fā)射國際空間站所用的“H—II”火箭轉移飛行器，日本進一步研制了“H—IIB”火箭，其同步轉移軌道運載能力達到了8噸，國際空間站軌道運載能力約16.5噸。

總地講，美、歐、日新一代運載火箭徹底擺脫了彈道導彈技術的影子，是為航天發(fā)射尤其是商業(yè)發(fā)射專門研制的運載火箭，具有通用化、組合化和系列化的特點，不僅使用了各種新技術，還顯著降低了發(fā)射費用。

俄羅斯的“質子號”火箭在運載能力上可與美、歐、日的新一代火箭相媲美，但發(fā)射報價要低得多。相比之下中國運載火箭就要遜色得多，1997年首次發(fā)射成功的“長征三號乙”運載火箭的同步轉移軌道運載能力僅有5.1噸，即使后來者“長征二號E”火箭的近地軌道運載能力也僅有9.2噸，與世界主流水平拉開了一些差距。

為了追趕國際先進水平，中國航天部門展開了新一代運載火箭的研究，著力瞄準無毒、無污染、高性能、低成本和大推力的大型液體運載火箭的研制，其設計思想以通用化、系列化、組合化為重點，采用“一級半”或“二級半”結構，運載能力將達到近地軌道25噸，地球同步轉移軌道24噸，這將會大大超過世界同類衛(wèi)星運載工具的物理性能，進而在茫茫蒼穹精彩亮劍。

二、蒼穹大點兵

（一）世界運載火箭第一方陣全觀察

運載火箭是當今人類航天科技及航天工業(yè)的核心技術和主要航天運載器，是一國航天能力的重要標志。

50年前，美國和蘇聯(lián)是世界上僅有的兩個擁有運載火箭的國家。20年前，具有經常性火箭發(fā)射能力的只有美國、蘇聯(lián)、歐洲和中國。而今天，自行開展航天發(fā)射的國家已是那時的將近兩倍。今后5年里，超過15個國家共計劃開展100多項航天任務。據(jù)預測，2008—2017年間，全球共將生產一次性運載火箭630多枚。

中國近年來在火箭發(fā)射次數(shù)上趕超了歐洲，尤其是“長征二號F”火箭已經成為目前全球僅有的三種軌道載人運載器之一。

現(xiàn)實地看，中國的運載火箭可靠性比較高，但在推力能夠滿足現(xiàn)有計劃的情況下，中國仍未制訂任何研發(fā)大推力火箭的計劃。這使得中國火箭的運載能力與歐美火箭強國存在相當大的差距。而這一現(xiàn)狀有望在海南文昌發(fā)射基地建成之后改變。

目前中國“長征二號F”火箭近地軌道荷載能力約8噸，而歐美大推力火箭這一數(shù)據(jù)均超20噸。

中外主要運載火箭數(shù)據(jù)對比

從上表數(shù)據(jù)中可以看出，中國的運載火箭優(yōu)點是可靠性不錯，發(fā)射記錄良好（但是沒有經過大密度發(fā)射的考驗）；缺點是運載能力比較小——中國暫未制訂任何發(fā)展大推力火箭的計劃。這使得中國火箭推力與歐美火箭超過20噸級的推力相比，仍存在相當大的差距。

另據(jù)有關資料，自20世紀60年代至今的半個多世紀時間里，全球共進行了大約4500多次軌道發(fā)射，把1萬余個衛(wèi)星、飛船、實驗設備、探測器、著陸器和其他航天器送上各類飛行軌道、地外星球，涉及從地球軌道任務到太陽系以外的任務等各類任務，其中約有290余項為載人航天任務。

圖2-1 各國1999—2008年間成功進行的軌道發(fā)射

統(tǒng)計表明，在21世紀頭10年中，各國在太空領域的競爭日趨激烈。其中，除了處于第一梯隊的俄、美外，處于第二梯隊的中、歐、印、日等國的太空發(fā)展步伐已逐步加快。

據(jù)統(tǒng)計，截至2013年，已研制出航天運載火箭的國家有13個，即中國、法國、印度、伊朗、以色列、意大利、日本、朝鮮、俄羅斯、韓國、烏克蘭、英國和美國。其中，意大利和英國已放棄了獨立的運載計劃，烏克蘭已暫停了其計劃，朝鮮和韓國還正在期待實現(xiàn)成功的發(fā)射。這樣正在從事發(fā)射活動且能將有效載荷送入軌道的國家就只有8個。還有一些國家已表達了發(fā)展本國運載能力的意愿，如巴西在過去10年里開展了一些運載火箭研制工作。

綜合看來，美國、俄羅斯在運載火箭技術上，略勝其他國家一籌，目前世界上僅有的三種軌道載人運載器，就是分別來自美、俄的航天飛機、“聯(lián)盟號”火箭以及中國的“長征二號F”火箭，而中國、歐空局、日本等國家也有較長的運載火箭發(fā)射歷史，印度、韓國、巴西等國家正在積極發(fā)展。

圖2-2 各國1999—2008年間成功進行的軌道航天器發(fā)射次數(shù)份額情況

以下我們對上述國家和聯(lián)合體的運載火箭做一個簡單的比較。

1．中國：近年發(fā)射次數(shù)趕超歐洲

經過幾代航天人半個世紀的研發(fā)歷程，中國的“長征”系列運載火箭已逐步發(fā)展成多發(fā)射任務需求、4個系列12個不同型號的大家族。其中有最早研制成功、發(fā)射我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”的“長征一號”火箭；多次投入國內外發(fā)射市場、為12個國家成功發(fā)射了42顆衛(wèi)星的“長征二號C”與“ 長征二號”捆綁式和“長征二號A”系列火箭，已實現(xiàn)3次載人航天、將6位中國航天員送入太空的“長征二號F”火箭以及正在研制的新一代運載火箭“長征五號”“長征六號”等。

中國近年來在發(fā)射次數(shù)上趕超了歐洲，主要是有國產有效載荷的需求和有競爭力的國際商業(yè)發(fā)射定價模式作保障。

目前，長征系列已經實現(xiàn)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、從發(fā)射衛(wèi)星到發(fā)射載人飛船的技術跨越，成為國際宇航市場上知名的高科技品牌。

隨著“鑫諾六號”衛(wèi)星的成功發(fā)射，長征火箭完成了它的第129次完美飛行。從以前的幾個月發(fā)射一次，到如今的二十幾天就要完成一次發(fā)射。在未來五年，我國還將發(fā)射大約100顆衛(wèi)星，這對于長征火箭來說，既是一個巨大的市場，同時也是進入產業(yè)化時代的一個新挑戰(zhàn)。

此后發(fā)射“嫦娥二號”奔赴月球的“長征三號丙”火箭由三級液體火箭捆綁兩個助推器組成，這種獨特的“非全對稱”火箭在“長征”系列里是唯一的。其靜地轉移軌道運載能力為3.8噸，全箭起飛重量為345噸，全長54.838米，不僅比發(fā)射“嫦娥一號”衛(wèi)星的“長征三號甲”運載火箭高出了2米多，其運載能力也提高了1.2噸，能直接將“嫦娥二號”衛(wèi)星送入地月轉移軌道，節(jié)省奔月時間。目前，“長征三號丙”運載火箭已正式投入國際衛(wèi)星商業(yè)發(fā)射服務市場。

同時，基于世界航天科技發(fā)展趨勢需要，中國正在研制的新一代無毒無污染重型運載火箭——“長征五號”系列，其運載能力與歐洲“阿麗亞娜5”基本同級。在設計理念上，“長征五號”實行模塊化設計，由直徑為5米、3.35米和2.25米的三種模塊構成，可以根據(jù)需要把不同模塊組裝成不同推力的火箭，以執(zhí)行不同的任務。

按計劃，“長征五號”運載火箭將在海南文昌航天發(fā)射基地起飛，能把1.8噸至14噸的有效載荷送入地球同步轉移軌道，可發(fā)射20噸級長期有人照料的空間站、大型空間望遠鏡、返回式月球探測器、深空探測器、超重型應用衛(wèi)星等。

2．俄羅斯：發(fā)射次數(shù)絕對領先

盡管其航天工業(yè)的總體狀況堪憂，但俄羅斯在總體發(fā)射次數(shù)上仍占據(jù)著絕對領先地位。僅2009年，俄羅斯就有7種不同的火箭進行了29次發(fā)射，延續(xù)了其航天大國的悠久歷史。

值得一提的是，“聯(lián)盟號”和“聯(lián)盟2”火箭是1957年10月4日把世界上首顆衛(wèi)星“Sputnik－1”送入軌道的首枚軌道運載火箭“R-7”的后代。算上“聯(lián)盟號”的所有型號，該系列火箭已進行了1735次以上的發(fā)射，使其成為世界上迄今使用最頻繁的火箭。

目前，“聯(lián)盟號”火箭的主要任務包括為國際空間站運送人員和貨物。在航天飛機退役和美國新的載人發(fā)射系統(tǒng)投入使用之間的時段里，“聯(lián)盟號”預計將成為能向國際空間站運送機組成員的唯一運載器。

“質子號”是俄現(xiàn)役運載火箭中最大的一種。它最早是作為一種用于攜帶熱核武器的洲際彈道導彈設計的，1965年首次投入使用后，又承擔起新的任務，并成為蘇聯(lián)及現(xiàn)俄羅斯的主力重型運載火箭。

近年來，“質子號”一直在同時用于發(fā)射俄政府有效載荷和商業(yè)通信衛(wèi)星?！百|子號”的增強型號“質子M”配備了更高效的發(fā)動機，能從拜科努爾航天發(fā)射場把世界上最大的通信衛(wèi)星送入地球同步轉移軌道。

3．美國：“戰(zhàn)神”系列火箭可能接替航天飛機

美國宇航局（NASA）在歷史上曾經制造出“土星”這樣用于登月計劃的重型火箭。依靠軍事銷售，美國發(fā)射業(yè)仍然具有很強的競爭力，但越來越多地受到來自印度、歐洲和中國等后起之秀的挑戰(zhàn)。

與別國不同的是，美國擁有航天飛機作為航天運載器，其研發(fā)機構“NASA”已宣布退役，并已開始研制兩種新的運載器，以用于取代航天飛機。

2009年10月，美國對新型的“戰(zhàn)神1號”（Ares I）火箭進行了測試發(fā)射，“戰(zhàn)神1號”火箭是自 1981 年的航天飛機計劃以來“NASA”研發(fā)的第一枚新設計的火箭。

“戰(zhàn)神”系列運載火箭計劃中包含“戰(zhàn)神1號”“戰(zhàn)神4號”和“戰(zhàn)神5號”運載火箭，是航天飛機退役后接替發(fā)射任務的火箭。

其中，“戰(zhàn)神1號”運載火箭屬載人性質，計劃運載“獵戶座”飛船運送宇航員，其他兩者為向月球運載相關器材等設備。

“戰(zhàn)神5號”重型火箭是為支持飛往月球等深空探測任務而提出的，預計首次試飛將會在2018年前后進行。

4．歐洲：商業(yè)運載火箭荷載紀錄保持者

“阿麗亞娜”火箭是歐洲空間局自行研制的可拋式發(fā)射系統(tǒng)（Expendable launch system）的“鎮(zhèn)店之寶”，迄今為止已有五種基本型和多種改進型火箭。作為歐洲聯(lián)盟各國或其他國家發(fā)射衛(wèi)星至太空中的媒介工具，其名稱來自神話人物“阿麗雅杜妮”（以法語發(fā)音）。該型火箭的發(fā)射場地位于圭亞那太空中心，于1979年12月24日首次發(fā)射成功。1980年“阿麗亞娜”航太公司（Arianespace SA）成立，接手阿麗亞娜計劃中火箭建造、操作與商業(yè)營運等方面的事務。

早期的“阿麗亞娜”運載火箭都有失敗的記錄（“阿麗亞娜－1”“阿麗亞娜－2”和“阿麗亞娜－3”），但“阿麗亞娜－4”及“阿麗亞娜－5”運載火箭最為可靠。

其中，“阿麗亞娜－5”運載火箭可運送大型載荷。尤其是“阿麗亞娜－5”ECA型運載火箭于2007年5月4日創(chuàng)下了商業(yè)載荷的新紀錄，發(fā)射了兩枚總重9.4噸的衛(wèi)星。

另外，為了滿足小型衛(wèi)星、科學任務與對地觀測任務，歐空局還在研制能將1.5噸有效載荷送入低極地軌道（300—500千米）的“織女星”運載火箭。

5．日本：低軌道發(fā)射能力兩倍于中國

日本目前現(xiàn)役的運載火箭主要是“H2”火箭，這是在“H1”型火箭的基礎上，依靠自身的技術力量研制成功的。

“H2”型自研制之初就故障、事故連連。從1994年第一次成功發(fā)射到1997年，“H2”型火箭一共成功發(fā)射了5次。

然而，其每次發(fā)射耗費190億日圓（約13億人民幣），比起國際競爭者如“阿麗亞娜”火箭十分昂貴。后來，新一代“H2-A”火箭開始研制，以降低發(fā)射費用。

近年來，日本在提高運載火箭的可靠性方面做了很大的努力，取得了一系列的成果，例如2007 年成功地使用“H2－A”火箭發(fā)射了日本的探月衛(wèi)星“輝夜姬”，2009年“H2－A”成功實現(xiàn)了1箭8星的發(fā)射。

此外，日本的新型火箭“H2－B”于2009年將日本的首架無人太空補給機空間站轉運飛船（HTV）發(fā)射升空，標志著日本運載火箭技術的最新成就?！癏2－B”低軌道發(fā)射能力達到19噸，而地球同步轉移軌道發(fā)射能力達8噸。

6．印度：仍未成功運用氫氧發(fā)動技術

印度目前擁有的運載火箭主要由“地球同步衛(wèi)星運載火箭”（GSLV）和“極地衛(wèi)星運載火箭”（PSLV）兩種。

地球同步衛(wèi)星運載火箭（GSLV）的低溫液態(tài)引擎由俄羅斯提供，GSLV使用4支L40液態(tài)推進火箭可將5000千克的載荷送到近地軌道；使用俄羅斯KVD-1低溫末端節(jié)引擎可將2200千克的載荷送到地球同步軌道。

2010年4月15日，印度搭載了最新氫氧發(fā)動機的“GSLV-D3”火箭發(fā)射失敗，使印度想成為世界第6個擁有將重型衛(wèi)星送入地球靜止軌道的低溫液氫液氧發(fā)動機技術國家的希望破滅。截至目前，只有美國、俄羅斯、法國、日本和中國擁有這項技術。

極軌衛(wèi)星運載火箭（PSLV）標準型為4節(jié)式火箭并有6枚助推火箭，目前已有將1600千克的衛(wèi)星送至622千米高的太陽同步軌道之能力，可讓印度的遙控通信檢測衛(wèi)星到達極地軌道，實際上商業(yè)用途技術是從俄羅斯取得的，也可以發(fā)射小衛(wèi)星到地球同步軌道。

總地看，世界主要的大國均獨自或者合作擁有火箭商業(yè)發(fā)射能力，而無力自行開展航天發(fā)射的國家正在通過與航天大國合作來涉足航天領域，這就形成了商業(yè)發(fā)射的巨大市場。

目前，俄羅斯在全球商業(yè)發(fā)射市場上占據(jù)領先地位。2009年，俄羅斯進行了10次商業(yè)發(fā)射，市場份額為42％。

同時，美國火箭占據(jù)了17％，歐洲占據(jù)了該市場的21％，而中國只進行了1次商業(yè)發(fā)射，僅占市場的4％。日本和印度在商業(yè)發(fā)射市場上日漸活躍。以色列過去10年里進行了4次軍事衛(wèi)星發(fā)射，仍保有提供商業(yè)發(fā)射服務的能力。韓國“羅老號”運載火箭連續(xù)兩次發(fā)射失敗，仍在努力之中。

面對不斷增長的空間資源開發(fā)需求以及日益激烈的商業(yè)發(fā)射市場競爭環(huán)境，各航天大國在不斷改進現(xiàn)有火箭的同時，大力研制新一代的商用運載火箭。

目前美國推出了“德爾它－4”和“宇宙神－5”兩個新型運載火箭系列；歐洲新研制了“阿麗亞娜－5”運載火箭；日本推出了“H-2”；俄羅斯正在研制“安加拉”系列火箭。

值得關注的是，美國私人發(fā)射服務商開始介入商業(yè)發(fā)射服務，例如太空探索公司“獵鷹9”火箭發(fā)射價格是5000萬美元，與發(fā)射價格為9000萬到1億美元的俄羅斯“質子號”火箭運載能力近似。這表明這些新型火箭在發(fā)射服務行業(yè)的出現(xiàn)可能帶來新的商業(yè)發(fā)射機遇，并增強美國發(fā)射業(yè)的競爭力。

綜上所述，目前國際上運載火箭的發(fā)展，已經進入了一個多元時代。美、俄依靠雄厚的歷史積淀，仍然占據(jù)著明顯的領先優(yōu)勢，尤其是美國在放棄了航天飛機之后，出于商業(yè)發(fā)展和深空探測的需求，厚積薄發(fā)地重回了運載火箭發(fā)展之路，例如戰(zhàn)神系列火箭的起點定位就是將來重返月球的任務需求。而另一邊，歐空局在穩(wěn)穩(wěn)地占據(jù)國際商業(yè)發(fā)射的半壁江山的同時，不斷發(fā)展完善“阿麗亞娜”火箭系列。

世界主要航天國家運載火箭能力排名

而中國則從民用計劃、商業(yè)發(fā)射、載人航天和月球探測的實際需求出發(fā)，不斷發(fā)展大推力、高可靠性的運載火箭，并以更高的發(fā)射密度，走出自己的高性價比產業(yè)化之路。

近年來，中國在火箭發(fā)射次數(shù)上趕超了歐洲，并且“長征二號F”火箭已經與美國的航天飛機、俄羅斯的“聯(lián)盟號”火箭一起成為世界上僅有的三種軌道載人運載工具。

理性地看，中國的運載火箭可靠性比較高，但由于諸多條件（比如鐵道運輸?shù)龋┫拗?，更大體積和推力的火箭尚未誕生，這使得中國火箭的運載能力與歐美火箭強國存在相當差距。不過中國已經在確定海南文昌發(fā)射場建成后開始設計研制大推力火箭，這將使中國火箭的運載能力與歐美火箭之間的差距逐步縮小。

（二）“長征”神劍競風流

我們知道，航天技術的特點是飛行器必須依靠本身具有的速度掙脫地球或太陽的強大引力，在極高真空的宇宙空間以類似于自然天體的運動規(guī)律飛行。

由于火箭不依賴空氣工作，故而可發(fā)展成為既能沖出大氣層又能在太空中飛行的動力裝置。盡管古代火箭產生的推力很小，飛行高度有限，但是它所體現(xiàn)的基本工作原理卻一直沿襲至今。

20世紀初期，經俄國科學家齊奧爾科夫斯基、美國科學家戈達德和德國科學家奧伯特的努力，闡明了利用火箭能夠開展航天活動的基本理論，才奠定了現(xiàn)代火箭問世的基礎。

他們三人因此而同被稱為現(xiàn)代航天學奠基人和先驅者。戈達德還于1926年3月16日成功地點燃了歷史上第一枚液體火箭，成為液體火箭的實際創(chuàng)始人。

到了20世紀40年代，納粹德國出于戰(zhàn)爭的需要，大大加快了火箭的發(fā)展及其軍用步伐，并于1942年10月3日成功地進行了“A-4”火箭的發(fā)射試驗。1944年6月，“A-4”更名為“V-2”火箭，隨即于同年9月6日首次投入作戰(zhàn)使用?！癡-2”是單級液體火箭，推進劑為液氧和酒精，推力達26.5噸，最大射程320千米。

它雖未能挽救希特勒徹底覆滅的命運，但對現(xiàn)代大型火箭的發(fā)展起到了繼往開來的作用。德國戰(zhàn)敗后，美國和蘇聯(lián)分別繳獲了大量“V-2”火箭實物、部分科研人員與設備資料，為各自后來迅速發(fā)展火箭技術創(chuàng)造了有利條件。世界上發(fā)射航天器的運載火箭，也是這兩個國家首先研制出來的。

從技術上講，運載火箭只有使航天器達到一定的速度后才算完成發(fā)射任務?？茖W家根據(jù)航天器遨游太空的區(qū)域不同，這個速度亦有大小不同的區(qū)別，分別稱為第一、第二和第三宇宙速度。

第一宇宙速度V1。人造航天器沿地球表面做圓周運動時必須具備的速度，也叫環(huán)繞速度。不計大氣阻力和地球自轉的影響，可以計算出V1=7.9千米/秒。

第二宇宙速度V2。當人造航天器超過第一宇宙速度V1達到一定值時，就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星。這個速度就叫做第二宇宙速度，亦稱逃逸速度。不計大氣阻力和地球自轉的影響，可以計算出V2=11.2千米/秒。地面發(fā)射的航天器獲得這樣的速度即能沿一條拋物線脫離地球。

第三宇宙速度V3。從地球表面發(fā)射人造航天器，飛出太陽系，到浩瀚的銀河系中漫游所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度。不計大氣阻力和地球自轉的影響，可以計算出V3=16.7千米/秒。地面發(fā)射的航天器在充分利用地球公轉速度的情況下獲得這一速度后即可沿雙曲線軌道飛離地球，到達距離地心93萬千米處時便脫離地球引力，在太陽引力作用下運行。它相對太陽的軌道是一條拋物線，最后將飛離太陽系。

為了確?；鸺w行，人們設計了多級火箭，多級火箭由兩級以上的火箭組成，每級火箭可獨立工作。從結構上來說，多級火箭可采用軸向串聯(lián)、橫向捆綁并聯(lián)以及串并聯(lián)共用三種形式。

由于隨著級數(shù)的增加，運載火箭變得更為復雜，致使其可靠性下降，因此常用的運載火箭多為2—4級。

而對發(fā)射載人航天器的火箭，對其可靠性要求更高，一般為2—2.5級。所謂2.5級火箭，就是在兩級串聯(lián)火箭的第一級周圍再捆綁幾個助推器，以增加起飛推力。進行發(fā)射時，助推器雖然和第一級火箭基本上同時點火，但其先工作完畢并脫離，故稱為半級火箭。

發(fā)射航天器時，垂直豎立在發(fā)射架旁的多級運載火箭，點火后逐級工作、熄火并被拋掉，每一級都使火箭的飛行速度增加一個數(shù)值，直到末級火箭脫離，將有效載荷增至所需速度并送入預定軌道運行為止。值得指出的是，人類研制的多種運載火箭，早已分別成功發(fā)射了具有不同宇宙速度的多個航天器。有的已經飛到太陽系邊緣，正向恒星際空間遨游。

現(xiàn)代火箭的優(yōu)勢，不僅在于它是一種完全依靠發(fā)動機噴射工作物質所產生的反作用力向前推進的飛行動力裝置，還在于它具有多種用途，可以裝載不同的有效載荷。當火箭頂端裝載航天器時，就被稱為運載火箭；當火箭頂端裝載戰(zhàn)斗部時，就成為導彈；當火箭頂端儀器艙內裝載探空裝置，用來探測大氣層有關參數(shù)時，就一并稱為探空火箭。

鑒于現(xiàn)代火箭名目繁多，通常根據(jù)級數(shù)多少、有無控制、能源種類、用途不同來進行分類：按照有無控制，可分為無控火箭和有控火箭。航天活動和導彈都使用有控火箭。按照能源種類，可分為化學能火箭、電火箭、核火箭、太陽能火箭和光子火箭。

化學能火箭就是依靠自身攜帶的燃料即燃燒劑和氧化劑的化學反應釋放熱能工作的火箭。它又可分為固體、液體、固液混合三種火箭，是目前使用最多的動力裝置。電火箭、核火箭和太陽能火箭又統(tǒng)稱為非化學能火箭。

目前，個別的電火箭和核火箭已在航天器上使用。太陽能火箭尚處于研制階段。至于光子火箭，也屬于非化學能火箭，目前仍處于探索階段。

就現(xiàn)代火箭發(fā)動機的性能和結構水平來說，單級火箭所能達到的飛行速度不超過每秒6千米，這還不能把航天器送上太空。為了達到和超越第一宇宙速度，需用多級火箭來發(fā)射航天器，目前世界上所有的人造衛(wèi)星、載人飛船、空間站艙段和空間探測器等航天器的運載工具都是多級火箭。正是這種現(xiàn)代運載火箭，才幫助人類叩開了天宇之門。

為了進行航天發(fā)射，世界各國已在地面建設了多個航天器發(fā)射場。主要有位于哈薩克斯坦境內，但一直被俄羅斯租用的拜科努爾發(fā)射場，俄羅斯的普列謝茨克發(fā)射場和卡普斯丁亞爾發(fā)射場，美國的肯尼迪航天中心和范登堡發(fā)射場，中國酒泉、西昌、太原三個衛(wèi)星發(fā)射中心，歐空局的法屬圭亞那航天中心，日本的種子島和鹿兒島兩個航天中心等。同時，這些國家和地區(qū)還建有相應的航天測控網或深空網。

天弓勁，神劍猛。隨著中國酒泉、西昌、太原三個衛(wèi)星發(fā)射中心相繼進入世界頂尖航天發(fā)射場序列，在風雨中砥礪健行的長征系列火箭將在勁弓給力下暢行漫漫蒼穹。

我們這么講，是因為今天的中國長征火箭已在與時俱進中化魚成龍，有了沖天的豪情和志氣。

目前，“長征”系列火箭覆蓋了地球的低、中、高軌道范圍，近地軌道運載能力為0.3—9.5噸，地球同步轉移軌道運載能力為1.45—5.1噸，基本上滿足了發(fā)射不同用途、不同重量航天器的需求。

此外，作為世界著名運載火箭家族之一，“長征”火箭在低溫高能燃料發(fā)動機技術、高空二次點火技術、火箭捆綁技術、一箭多星技術等領域均達到世界先進水平。

“長征” 系列火箭誕生33年來，已在東方大地與太空之間畫出一道道亮麗軌跡，與俄羅斯的“東方號”“上升號”“聯(lián)盟號”“質子號”“宇宙號”“天頂號”和“能源號”，美國的“雷神”系列、“宇宙神”系列、“德爾塔”系列和“大力神”系列及“阿波羅號”，歐洲空間局的“歐里安”系列，日本的“H-1”系列、“H-2”系列等有國際影響力的航天運載器在漫漫天路上交相輝映。

從1970年4月至2006年10月，我國有12種“長征”系列運載火箭分別從酒泉、西昌、太原三個衛(wèi)星發(fā)射中心起飛，在西安和北京測控中心及其地面臺站以及海上“遠望號”測量船的配合下，共發(fā)射了75顆不同功能的國產衛(wèi)星和10艘“神舟”飛船，在太空鑄就了一系列的輝煌。

這些重大成就，使我國在20世紀80年代即跨入世界航天大國的行列。就發(fā)射成功率來講，長征系列運載火箭已達90％以上，居于世界一流水平。

1985年10月26日，我國政府宣布，將“長征”系列運載火箭投放國際航天發(fā)射服務市場，使其成為商用火箭，并成功地將28顆國外衛(wèi)星送入合同規(guī)定的軌道，為國家贏得了良好聲譽。

附1：長征火箭1970—2006年發(fā)射記錄表

注釋：LEO：近地軌道（Low Earth Orbit），又稱低地軌道

GTO：地球同步轉移軌道（Geostationary Transfer Orbit）

SSO：太陽同步軌道（Sun-synchronous orbit）

附2：長征火箭2007年以后發(fā)射記錄表

注釋：LEO：近地軌道（Low Earth Orbit），又稱低地軌道

GTO：地球同步轉移軌道（Geostationary transfer Orbit）

SSO：太陽同步軌道（Sun-synchronous orbit）

MEO：中地球軌道（Medium Earth Orbit）

GEO：地球同步軌道（Geosynchronous Orbit）

附3：長征火箭國際商業(yè)發(fā)射記錄表