时在役的运载火箭没有能力发射如此高轨道重型通信卫星。为此,国家要求研制大推力运载火箭长征三号甲火箭,为发射“东方红三号”提供运载工具。1986年3月31日,中央批准立项以研制长征三号甲火箭、东方红三号通信卫星、风云二号气象卫星、资源一号探测卫星为内容的新“三星一箭”工程,代号“862工程”,长征三号甲火箭研制工作于1986年秋?开了研制的序幕。至今,它与“东方红三号”卫星“联姻”过15次,每次发射都获得了圆满成功。话分两头说,“嫦娥一号”卫星正是以“东方红三号”卫星平台为基础研制的,在许多方面,与“东方红三号”卫星有共同之处。基于这样的身世背景,长征三号甲火箭脱颖而出是理所当然的。长征三号乙火箭运载能力与“嫦娥一号”的重量不匹配,与东方红三号卫星和“嫦娥一号”尚未“谈过恋爱”,更未有“婚嫁”历史,所以,中国的首颗探月卫星是不可能交给一位“新人”的。
三是因为可靠性高。长征三号甲运载火箭是以中国运载火箭技术研究院为主体,历时8年研制的三级大型运载火箭,于1986年立项研制。火箭研制时,以“上改下捆”为?则,把长征三号甲与长征三号乙火箭的研制工作同步开展。长征三号甲火箭一、二级沿用长征三号火箭的一、二级,第三级采用新研制的液氢液氧大推力发动机,地球同步转移轨道运载能力由1450千克提高到2650千克。它在充分继承?有长征型号火箭成熟技术的基础上,采用了多项先进技术,攻克了四大关键技术:一是研制成功了三级火箭液氢、液氧大推力发动机,改善了发动机二次启动和滑行段的环境,确保高空二次点火正常、可靠;二是研制了动调陀螺四轴平台,实现火箭大姿态调姿定向,具有起旋、消旋、一箭双星等功能;三是研制了冷氦加温增压系统,使三级发动机第一、二次点火之间无动力滑行段基本不受限制,灵活地满足不同卫星发射的需求;四是研制了低温氢气能源双向摇摆伺服机构,简单可靠,减轻结构质量100千克。它大大提高了我国运载火箭的适应性,增强了在国际商业发射市场上的竞争能力。长征三号甲火箭的运载能力与美国宇宙神火箭、阿里安…42P火箭相当,高于印度的PSLV火箭,但产品费、研制费却分别是它们的15%和70%。长征三号甲火箭于1994年2月8日首次发射,至2007年10月,长征三号甲火箭共进行了15次发射,全部成功。2007年6月15日,承担第100次发射任务的长征三号甲运载火箭,因其发射保持了100%成功率的优异成绩,被中国航天科技集团公司党组授予“金牌火箭”的光荣称号。
因此,选择长征三号甲运载火箭发射“嫦娥一号”探月卫星,当然是最为恰当的选择。
在“嫦娥一号”发射中,长征三号甲运载火箭的主要任务是,将卫星送入近地点200千米、远地点51000千米、轨道倾角31度的超地球同步转移轨道。这样的轨道,最大限度地发挥了火箭的运载能力,节省了卫星后续飞行过程中变轨所需要的燃料。
不过,到我国月球探测成功的第二步“落”和第三步“回”的时候,长征三号甲火箭的运载能力便显得不够了,即使是当前我国运载能力最大的长征三号乙火箭也只能“望天兴叹”。因此,我国新一代无毒、无污染、运载能力更大的运载火箭已?立项研制。新一代运载火箭遵?“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路,全面贯彻通用化、组合化、系列化设计思想。在3个新研制模块和现有技术的基础上,第一步研制出5米直径基本型火箭,并组合出芯级5米直径的大型运载火箭系列;第二步,根据需要,衍生出米直径的中型和米直径的小型火箭系列,从而形成近地轨道运载能力覆盖5~25吨、地球同步转移轨道运载能力覆盖5~14吨的新一代运载火箭型谱系列。到那时,我国进入空间的能力将大幅度提高,各种探测器、月球车,甚至航天员进入月宫已没有不可逾越的鸿沟。
托举嫦娥的大力士(3)
3。彝海明珠西昌发射场
川南群山中有一个小站,小站的名字叫漫水湾,1970年以前,在地图上几乎找不到它的踪影。从成都至攀枝花的铁路线上,大多数火车对这个小地方不屑一顾,停下的也就站一两分钟,不过撒泡尿的功夫。后来在这里上上下下的神秘人物多了起来,这个名不见?传的小站由停车一两分钟到停车十几分钟,人们才知道,离它不远的地方建设了一个了不得的发射场,按周围彝族老乡的说法,那是白龙升天的圣地。这个发射场叫西昌卫星发射中心,它坐落在四川省凉山自治州彝海之畔;像镶嵌在美丽彝海湖上的一颗明珠,与地处内蒙古自治区西北的酒泉卫星发射中心南北呼应;是中国第二个发射人造卫星的场所。
说到发射场,就必须先说说大名鼎鼎的酒泉卫星发射中心。1958年,从朝鲜战场载誉归来的志愿军第20兵团10万将士,突然蒸发在西北戈壁滩,2年后,沙漠里隆起了一座名叫“东风”的导弹试验基地。到了1970年的春天,美国的侦察卫星“大鸟”,在距地面几百千米的上空飞掠这里后十几分钟,向美国夏威夷海面上投下一个回收舱,舱里装着它偷拍的胶卷。当胶片冲洗出来后,美国情报专家惊呆了,天哪!中国在西方大国密不透风的?济、技术封锁中,竟然也要发射人造卫星了。这个屡屡让世界吃惊的地方就是酒泉卫星发射中心。后来酒泉卫星发射中心因其地处的纬度比较高,成为我国发射以返回式遥感卫星为主的近地轨道卫星的发射场。
1969年底,发射地球同步轨道通信卫星提上了国家议事日程,而发射这类卫星需要建设一个新的发射场。新发射场的选址前提是纬度较低,这样运载火箭可借助地球自转的力量,减少推进剂用量,增大运载能力,比较便捷地把卫星送入地球同步转移轨道。鉴于当时特定的历史环境,发射场还要考虑隐蔽和保密问题。
上世纪50年代,酒泉发射场建设初期曾?得到过苏联“老大哥”的指点,苏联专家参与了勘察、建设,且地理位置上距离苏联较近,后来又被美国“大鸟”发现了,所以在新发射场选址时,考虑到“战备”的需要,决策者们没有选用酒泉,而把眼光投向了滇北、?东、鄂西、川南、晋东、西以及洞庭湖、鄱阳湖等9省、25个地区的81个县。他们派出的勘察队历时3个月,最后才从十多个方案中精选了3个。1970年初,高级专家组再次复审最佳地点,10月终于确定在距四川省西昌市65千米的一条幽深峡谷中,建设大规模的卫星发射试验场。
西昌是个山青水秀的地方,传说她是月亮的女儿。当地有个彝族姑娘叫兹莫领扎。她能在羊毛披毡上织出一个逼真的世界。她织上花儿,花儿会招来蝴蝶;她织上蝴蝶,蝴蝶会引来蜜蜂;她织上蜜蜂,蜜蜂会引来布谷??月亮知道姑娘的故事后,就把姑娘接到月宫里,向她学织披毡。月亮仙女学了99个通宵,还是没学会,最后请姑娘治理月宫。从此,兹莫领扎就成了月亮的女儿。
西昌有着悠久的历史,春秋战国时期居住着以古羌人为主的部落,统称为“邛人”。秦始皇统一中国后曾在此地设郡县,汉时名为邛都,清朝改名为西昌。西昌是古丝绸南路重镇,中?通往西南的交通要冲,也一直是彝族聚居地的首府。相传,这里就是三国蜀相诸葛亮七擒孟获,火烧藤甲兵的古战场。上世纪30年代红军长征路过这里,为借道北上抗日,红军将领刘伯承和彝族首领小叶丹歃血结盟的真实故事,就诞生在西昌的彝海边。
从地理位置上来看,西昌卫星发射中心有许多优越条件。
第一是海拔高、纬度低。发射场地处东?102度,北纬度,平均海拔1500米。卫星轨道倾角与发射场的纬度关系重大,纬度越低,离赤道越近,这就既可以充分利用地球自转的离心力,又可缩短从地面到卫星轨道的距离,从而节省火箭燃料增加火箭的有效载荷。除此之外,还可避免一系列火箭研制上复杂的技术问题,简化制造的过程,同时还能够满足将来发射大、小倾角卫星的要求,利于卫星设计的要求,利于火箭部件的回收。
托举嫦娥的大力士(4)
第二是气候适宜,雾天少。西昌地属于亚热带高?季风气候区,年平均温度为16℃,是中国年气温变化最小的地区之一,素有“小春城”的美誉。西昌地区雨旱两季分明,日照多达320天,几乎没有雾日,全年风速都很低。每年只有6月~9月为该地的雨季,多半是夜雨和午后阵雨,其余月份皆为旱季,多是晴天,太阳辐射强,常常碧空如洗,风和日丽,这些气候条件大大地增加了年发射周期和发射窗口。由于当地能见度极好,每逢月夜,天高云?,月色撩人,所以西昌又有“月亮城”的美名。
第三是水源丰富,交通方便。丰富的河流资源,能满足发射场清洗废物和冷却用水的需要。距发射场50千米处是西昌飞机场,跑道长3600米,可以允许C…130、安…124和波音747等大型飞机起降。发射场距离成昆铁路和川滇公路都不远,加之东面的金沙?航道还可以水路通达宜宾、重庆直至上海,这些条件极利于运输所需物资和卫星、火箭产品。
但是,建设初期考虑隐蔽、保密问题较多,也带来了一些不利因素,比如,发射区沿南北纵向的山谷而建,狭长的谷地不利于空气的流通,发射时产生的废气不易发散。再如,山地毕竟不如平地,交通运输还是受到很大的局限。蜀道上的成昆铁路、成渝铁路线上有许许多多的山洞,山洞开凿建设的标准直径是米,为方便运输,长征火箭只好“削足适履”,直径最大只能为米。目前,我国长征三号甲、长征三号乙火箭的长细比几乎已到极限,如果�