问鼎太空：中国航天“天路”征程全记录 - 第二章 “长征”火箭风雨砥砺劲且健

一、风雨“长征”路

（一）“长征” 的长征

中国人对“长征”这两个字有一种特殊情结，因为一提到它，每一个国人的脑海里肯定会不约而同地想到两件事情：一件是70多年前中国工农红军走过的二万五千里的漫漫征途，再一件就是40多年来不断将我国的卫星乃至航天员送入太空的“长征”火箭。

参与“东方红一号”卫星研制的老科学家禹更铭曾说，我们给中国生产的运载火箭命名为“长征”，是有多重象征意义的。因为我们积极践行的“航天精神”和“长征精神”是一脉相承的。不仅如此，红军在长征中那种不怕困难、百折不挠的作风一直激励着中国人趋向民族复兴的整个进程。

而我们给中国生产的运载火箭命名为“长征”，也可以从时间角度点读：当年红军长征用了两年多，而“长征一号”的研制足足花了12年，这可以算更为艰辛的“长征”。

我们这里说的“12年”，是从1958年算起的。1957年10月，当时苏联发射了第一颗人造地球卫星。第二年，也就是1958年5月，毛泽东主席在中国共产党八届二中全会上提出，“我们也要搞人造地球卫星”。

这对于当时中国的科学技术工业水平尤其是航天科研工作来说是一个巨大的挑战，我国航天工作者从此走上漫漫“天路”，新中国的“航天元年”从此开启。

1970年4月24日，我国成功发射了第一颗人造地球卫星——“东方红一号”。按时间先后，我国是继苏、美、法、日之后，世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。

由此算来，经过12年艰辛努力，中国航天从无到有，从弱小到强大，成为“太空俱乐部”中“重戏份一员”。

（二）1958—1967年使命铸剑

1956年我国制定了“自然科学12年发展规划”，要求完成原子能、喷气式技术、电子技术等57项任务，国家建立了研究院和部门。

在苏联帮助下，我国完成了第一个五年计划，但是科学技术工业的水平要达到世界最先进水平——发射地球人造卫星，差距是巨大的，有许多工作要做，要经过长期的艰苦奋斗、不断创新，才能够实现这一宏伟的目标。

1960年11月5日，我国近程导弹发射成功，标志着我国具有生产制造导弹的能力了。这项工作得到了全国1450个单位的大力支持。

1962年3月21日，我国自行设计的中近程导弹飞行试验失败。技术失败的原因，首先是总体设计没有把导弹看作一个弹性体；其次是发动机没有验收鉴定标准；其三是没有建立系统工程的体制和研制程序（总设计师建制和17项地面试验系统工程研制程序）。

1963年4月2日，中国科学院年会召开，会议由钱学森主持，讨论通过了第一研究院（以下简称一院）提出的“地地导弹技术发展途径”，确定了导弹技术发展的方向，并提出“八年四弹”实施步骤，在1971年要完成，即：近程导弹、中程导弹、远程导弹和洲际导弹。1965年8月9日经中央专委第十三次会议批准。

1964年6月29日，地地中近程导弹飞行试验成功，标志着我国能自行设计导弹。

1965年4月，国防科委提出了十年内我国航天的奋斗目标，7月，由中国科学院提出发展我国人造地球卫星规划方案。10月至11月，中国科学院受国防科工委的委托召开我国第一颗卫星方案讨论会（代号651），初步确定了卫星方案，运载火箭的总体设计由上海机电设计院承担。

1965年6月，中央专委十二次会议决定将发射人造地球卫星列入国家计划交由七机部（航天部前身）一院负责研制运载火箭。为此七机部调整部内组织结构，由7个研究室扩建为11个研究室，并将此工程命名为 “651工程”。

根据“651工程”精神，“长征一号”的一、二级采用远程导弹原型不做修改，第三级采用固体火箭。卫星和固体火箭包罗在整流罩内不受气流的冲刷和加温，固体三级自旋稳定（180转/分），二级关机后，以喷射氮气的姿态控制发动机来保持滑行段的稳定飞行。

按设计要求，“长征一号”的起飞重量81.5吨，起飞推力104吨，最大直径2.25米，箭体长29.46米，运载能力300千克，赤道倾角68.5°。

1969年7月17日，周总理连续主持研讨生产情况，25日在中南海西花厅召集会议，决定派钱学森全权处理有关一院火箭试车事宜，并要求把参加“长征一号”火箭研制工作的29个单位和3456名工作人员的花名册报总理办公室存查。

同时，要求所有参加这一工作的人员都要服从指挥，坚守岗位。会后中央专委为“长征一号”关键的短线项目开具特别公函，不管到全国哪里求援都能畅通无阻。周到细致的保障措施，使“长征一号”火箭研制工作顺利进行。

经过艰苦的努力，远程导弹于1970年1月30日取得飞行试验成功，证明设计方案是合理的。

1970年2月18日，国防科委召集相关部门和人员研究“651工程”进展情况。会议形成两项方案：

第一，“过载开关”。运载火箭一、二级已经过远程导弹飞行试验，方案是可行的。如火箭滑行段和三级固体火箭出现故障，卫星坠落，触及大气层，会产生很大过载，卫星上的过载开关会切断播放《东方红》的乐曲，这样可以避免卫星唱着《东方红》乐曲落地后产生的不良后果。

第二，发射前请周总理报告毛主席，批准发射播放《东方红》乐曲的卫星。

此会后的第二天，中国首颗人造地球卫星成功飞天进入倒计时：

1970年2月24日，“长征一号”合练弹出厂。

1970年3月26日，用来发射“东方红一号”卫星的“长征一号”火箭出厂。

1970年4月14日，周总理在人民大会堂福建厅听取了“长征一号”技术情况测试检查情况、“东方红一号”卫星测试检查情况以及发射准备情况。16日，周总理同意摘掉过载开关，批准“长征一号”火箭转往发射阵地。

1970年4月20日，周总理通过国防科委转告前方阵地执行任务的同志：“安全可靠，万无一失，准确入轨，及时报告。”

1970年4月23日，毛主席批准发射我国第一颗人造地球卫星——“东方红一号”。

1970年4月24日，下达15分钟准备口令时，郭清团长传达周总理指示：“工作要准确，不要慌张，要沉着谨慎地把工作做好。”

1970年4月24日21时35分44秒，“长征一号”载着“东方红一号”升空。

21时45分23秒卫星入轨。《东方红》乐曲响彻寰宇，震动了世界！

（三）1967—1999年砥砺磨剑

在“长征一号”成功发射之后，中国运载火箭技术研究院又成功研制了我国的第一个大型液体运载火箭——“长征二号”。

“长征二号”火箭共两级，推进剂采用四氧化二氮/偏二甲肼，低轨道的运载能力为1800千克。

1974年11月5日，“长征二号”火箭首次发射。但由于一根控制信号导线折断，火箭在起飞20 秒以后姿态失稳，火箭自毁。一年以后，“长征二号”火箭执行第二次发射任务，发射取得圆满成功。准确送入轨道的是我国发射的第一颗返回式卫星。

后来，我国“长征二号”火箭在1976年12月7日以及1978年1月26日又进行了两次发射，均获得成功。

总体看，“长征二号”共进行了4次发射，除了第一次发射失败以外，其余3次均获得圆满成功。

在“长征二号”连续发射3次成功以后，我国又在该火箭的基础上，研制成功了“长征二号丙”，研制单位仍是中国运载火箭技术研究院。

自1980年开始，在连续3个批次中，“长征二号丙”火箭不断得到设计改进，其运载能力得到了逐步提高，由“长征二号”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年间，“长征二号丙”火箭连续发射11次，全部成功，把12颗卫星准确送入轨道，其中有一颗为瑞典的搭载卫星。

1992年底，为了发射美国摩托罗拉公司的铱卫星，研制部门对“长征二号丙”做了进一步的设计改进，采用了固体上面级以及一个卫星分配器，加有上面级的“长征二号丙”火箭在1997年9月1日进行了模拟发射，两颗模拟卫星准确入轨，试验发射取得了成功。

1997年12月8日，我国在太原卫星发射中心用“长征二号丙改”火箭成功地将两颗铱卫星送入预定轨道，首次正式发射取得圆满成功。

之后，上海航天局在“长征二号丙”的基础上又成功研制出了“长征二号丁”火箭，“长征二号丁”火箭仍为二级火箭。主要用于发射返回式科学试验卫星，从1992年8月9日首次发射至1996年10月20日，“长征二号丁”火箭共发射3次，均获得成功。

随着国际发射服务市场需要，中国运载火箭技术研究院于1986年提出了研制“长征二号”捆绑式火箭（即“长征二号E”）的方案，即芯级采用二级火箭，在“长征二号丙”的基础上捆绑4个液体助推器，将低轨道的运载能力提高到9200千克。

1988年11月，长城公司与美国休斯公司签订发射服务合同，利用“长征二号”捆绑式火箭发射“澳星B1”卫星。为了确保合同履行，有关部门仅用了18 个月的时间就完成了“长二捆”火箭的设计生产，于1990年7月16日进行了首次飞行试验，把一颗模拟卫星和一颗巴基斯坦搭载卫星准确地送入轨道。

1992年3月22日，“长征二号”捆绑式火箭正式发射“澳星B1”卫星，由于箭上程序配电器的节点间出现了多余物，导致点火后一、三号助推发动机关机，造成发射中止。

中国运载火箭技术研究院进行了一系列的整顿，吸取教训，严格管理，于同年8月14 日，再一次组织发射，取得了成功。

“长征二号”捆绑式火箭首次采用助推器捆绑分离技术，大幅度提高了火箭的运载能力，也为以后的“长征三号乙”火箭的研制打下了基础。到1995年12月28日，“长征二号”捆绑式火箭共进行了7次发射，在第3次和第5次发射中，均出现卫星爆炸。在随后的故障调查公报中，认为故障的出现是由于星箭双方的技术协调不彻底，存有隐患，双方均应采取措施，分别加强卫星和整流罩的设计。中国运载火箭技术研究院认真总结，从故障中学习，进一步认识了高空风修正问题。在以后的第6次和第7次发射中，“长征二号”捆绑式火箭均取得成功。

在当时，“长征二号”捆绑式火箭是我国进入国际市场，用于低轨道发射任务的主要火箭。

“长征三号”是在“长征二号”的基础上发展起来的三级火箭，可以把1600千克的有效载荷直接送入地球同步转移轨道。

“长征三号”充分继承了已有长征火箭的成熟技术，它的一、二级发动机采用“长征二号丙”的一、二级发动机，三级则采用世界上最先进的液氢/液氧发动机。

“长征三号”是我国首次使用液氢/液氧发动机的火箭。为了解决液氢/液氧发动机的高空二次启动等技术难题，负责火箭设计的中国运载火箭技术研究院在正式发射前进行了大量试验，终于使我国成为世界上少数几个掌握液氢/液氧发动机技术的国家之一，为进一步开发更大推力的火箭打下了坚实的基础。

1990年4月7日，“长征三号”火箭在其第7次发射中，成功地将“亚星一号”卫星送入预定轨道，这是我国发射的第一颗国外卫星，标志着中国正式进入国际商业发射服务市场。

到目前为止，“长征三号”火箭共完成了12次发射，其中第1、8、11次发射均因三级液氢/液氧发动机的问题而使得卫星没有进入最终的同步转移轨道，导致失败，其余的9次均获得成功。在经历了第11次发射的失败以后，中国运载火箭技术研究院认真分析火箭飞行暴露出的问题，并改进设计。

1997年6月10日，在“长征三号”的第12次发射中，成功地将我国的“风云二号”气象卫星送入预定轨道。“长征三号”火箭是我国目前进入国际市场、用于同步转移轨道轻型卫星发射任务的主要火箭之一。

“长征三号甲”火箭是在“长征三号”成功之后新研制的大型三级火箭，其各方面的技术性能比“长征三号”都有较大幅度的提高。

目前“长征三号甲”火箭主要承担国内卫星的发射任务，但其优秀的实际飞行成绩已经引起了国际航天界以及商业卫星发射市场的普遍重视。

“长征三号乙”火箭是以“长征三号甲”为芯级，采用“长征二号”捆绑式火箭的助推器捆绑与分离技术研制而成的我国目前推力最大的运载火箭，它可以把5000千克的有效载荷直接送入地球同步转移轨道，这一运载能力高于欧洲阿里安航天公司的“阿里安44L”型火箭。

与“长征三号甲”火箭相同，“长征三号乙”火箭也采用大推力的三级液氢／液氧发动机，惯性组合采用四轴挠性平台。

“长征三号乙”火箭的研制，引起了国际航天界的普遍关注。国际通信卫星组织在组织发射第7、8代卫星时，就选择了尚在研制中的“长征三号乙”火箭，选定用“长征三号乙”火箭发射该组织的“708”卫星，并在这之后再发射“804”、“805”卫星。

“长征三号乙”火箭的首次发射是在1996年2月15日。由于一个电子元器件的失效，使得惯性基准倾斜，火箭按错误的姿态信号进行姿态矫正，导致火箭在飞行22秒以后，触地爆炸，星箭俱毁，发射失败。

在首飞失败以后，中国运载火箭技术研究院用了半年多的时间来进行故障调查、试验验证等工作，在调查分析工作每取得一定阶段性进展的时候，都及时向关心长征火箭的外界用户做了介绍，最终的结论也得到了国际航天保险界、卫星生产商以及用户的广泛认可。

1997年8月20日，“长征三号乙”火箭在西昌卫星发射中心发射由美国劳拉公司生产的“马部海”卫星取得成功。

10月17日，“长征三号乙”火箭又把劳拉公司生产的“亚太2R”卫星非常精确地送入了预定轨道，发射取得圆满成功。根据已经签订的发射服务合同，“长征三号乙”火箭还将发射“中卫1号”卫星、“鑫诺”卫星、“中星8号”卫星。

这3颗卫星分别由美国洛克西德·马丁公司、法国宇航公司和美国劳拉空间系统公司生产。

在研制“长征三号乙”的同时，中国运载火箭技术研究院还研制了另外一种型号——“长征三号丙”火箭。“长征三号丙”火箭也是采用“长征三号甲”火箭作为芯级，但在一级周围只捆绑了两个助推器，其他部分基本与“长征三号甲”火箭相同，其同步转移轨道的运载能力为3700千克。

作为发射地球同步轨道卫星的备份方案火箭，上海航天局自1979年起用了10年的时间成功研制了“长征四号”火箭。它的三级全都采用常温液体推进剂（四氧化二氮与偏二甲肼）。

1988年9月7日，“长征四号”在太原发射中心成功发射了我国的第一颗试验气象卫星。两年后，“长征四号”又一次成功发射了气象实验卫星。“长征四号”火箭共发射两次，均取得成功。

“长征四号”的成功发射，对中国航天科技发展有重大战略意义。一方面，它标志着中国航天在太空领域科学研究的重大突破；另一方面，它更为中国增加了太空“技术话语权”。

（四）1999—2006年精彩亮剑

在20世纪末10年到21世纪初10年间，国际航天发射市场渐趋火热，为了招揽外星发射任务，中国运载火箭技术研究院研制了“长征三号乙”捆绑式运载火箭，它的芯级就是一枚“长征三号甲”火箭，四枚液体助推器的组成布局和“长征二号E”火箭相同。

“长征三号乙”运载火箭的同步转移轨道运载能力增加到5吨，可以发射主流的静止轨道通信卫星。

取得这些标志性的技术突破后，中国运载火箭技术研究院继续改进“长征二号丙”运载火箭，将近地轨道运载能力提高到3吨。

为了满足更大重量卫星的发射需求，中国运载火箭技术研究院研制了捆绑两枚液体助推器的“长征三号丙”运载火箭，同步转移轨道运载能力提高到3.8吨，填补了“长征三号甲”和“长征三号乙”之间运载能力的空白，此后中国的“嫦娥二号”月球探测器就使用“长征三号丙”运载火箭实施航天发射。

上海航天局进一步研制出“长征四号乙”和“长征四号丙”运载火箭，尤其是“长征四号丙”运载火箭使用了二次启动的YF-40A发动机，显著提高了太阳同步轨道的运载能力，900千米轨道运载能力增加到2.6吨。上海航天局还将“长征四号甲”火箭去掉第三级，衍生出“长征二号丁”运载火箭用于近地轨道发射，其运载能力达到了3.1吨。

有媒体对此评论指出，中国航天事业尤其是运载火箭数十年来的成绩，在发展中国家中可以说是独一无二的。

从国际上看，印度迄今为止研制使用的“PSLV”和“GSLV”火箭，其同步转移轨道运载能力分别只有1.2吨和2吨，以运载能力衡量，相当于中国20年前的水平。

至于另一个发展中国家巴西，甚至没有一次成功地发射运载火箭。而伊朗也成功地发射了两颗卫星，但运载火箭的技术档次和运载能力尚不及中国“长征一号”运载火箭的水平。

不过，相对美国、俄罗斯、欧洲和日本等国家，中国运载火箭的技术和运载能力就要相形见绌了。

美国在20世纪60年代就研制了近地轨道运载能力118吨的“土星5号”运载火箭，1965年开始发射的“大力神3C”火箭的近地轨道运载能力就达到了13吨。他们在20世纪70年代研制的航天飞机轨道器具有将29吨有效载荷送入太空的能力，此外，美国空军20世纪80年代还研制了近地轨道运载能力达到21吨的“大力神4”火箭，使其作为航天飞机不能满足军用任务时的备份。

作为冷战时代针锋相对的对手苏联，虽然其近百吨运载能力的N1火箭研制失败，但1965年的“质子号”运载能力达到了12.25吨，随后1968年三级火箭结构的质子火箭投入使用，近地轨道运载能力达到了21吨。

冷战结束后，国际航天界普遍认为会迎来静止轨道通信卫星应用的大爆发，因此美国、欧洲和日本都竞相发展新一代运载火箭，俄罗斯和中国则将发射报价低廉的质子火箭和“长征三号”火箭投入市场。美国研制航天飞机降低发射费用的努力失败。

1986年“挑战者”号航天飞机事故后美国空军和航天局分道扬镳，并在20世纪90年代主导研制了渐进一次性运载火箭（EELV）。

EELV包含两种运载火箭，分别是“宇宙神5”和“德尔塔4”，在2002年和2003年先后投入使用，服役型号的最大运载能力分别是近地轨道19吨和22.5吨，同步转移轨道8.7吨和13吨。欧洲航天局新研制的“阿里安5”运载火箭于1996年首次发射，其同步转移轨道运载能力约6.2吨，近地轨道运载能力约16吨。

日本宇宙开发集团（NASDA）研制的“H—II”型运载火箭于1994年首次发射，“H—II”火箭在近地轨道运载能力约10吨。

为了发射国际空间站所用的“H—II”火箭转移飞行器，日本进一步研制了“H—IIB”火箭，其同步转移轨道运载能力达到了8吨，国际空间站轨道运载能力约16.5吨。

总地讲，美、欧、日新一代运载火箭彻底摆脱了弹道导弹技术的影子，是为航天发射尤其是商业发射专门研制的运载火箭，具有通用化、组合化和系列化的特点，不仅使用了各种新技术，还显著降低了发射费用。

俄罗斯的“质子号”火箭在运载能力上可与美、欧、日的新一代火箭相媲美，但发射报价要低得多。相比之下中国运载火箭就要逊色得多，1997年首次发射成功的“长征三号乙”运载火箭的同步转移轨道运载能力仅有5.1吨，即使后来者“长征二号E”火箭的近地轨道运载能力也仅有9.2吨，与世界主流水平拉开了一些差距。

为了追赶国际先进水平，中国航天部门展开了新一代运载火箭的研究，着力瞄准无毒、无污染、高性能、低成本和大推力的大型液体运载火箭的研制，其设计思想以通用化、系列化、组合化为重点，采用“一级半”或“二级半”结构，运载能力将达到近地轨道25吨，地球同步转移轨道24吨，这将会大大超过世界同类卫星运载工具的物理性能，进而在茫茫苍穹精彩亮剑。

二、苍穹大点兵

（一）世界运载火箭第一方阵全观察

运载火箭是当今人类航天科技及航天工业的核心技术和主要航天运载器，是一国航天能力的重要标志。

50年前，美国和苏联是世界上仅有的两个拥有运载火箭的国家。20年前，具有经常性火箭发射能力的只有美国、苏联、欧洲和中国。而今天，自行开展航天发射的国家已是那时的将近两倍。今后5年里，超过15个国家共计划开展100多项航天任务。据预测，2008—2017年间，全球共将生产一次性运载火箭630多枚。

中国近年来在火箭发射次数上赶超了欧洲，尤其是“长征二号F”火箭已经成为目前全球仅有的三种轨道载人运载器之一。

现实地看，中国的运载火箭可靠性比较高，但在推力能够满足现有计划的情况下，中国仍未制订任何研发大推力火箭的计划。这使得中国火箭的运载能力与欧美火箭强国存在相当大的差距。而这一现状有望在海南文昌发射基地建成之后改变。

目前中国“长征二号F”火箭近地轨道荷载能力约8吨，而欧美大推力火箭这一数据均超20吨。

中外主要运载火箭数据对比

从上表数据中可以看出，中国的运载火箭优点是可靠性不错，发射记录良好（但是没有经过大密度发射的考验）；缺点是运载能力比较小——中国暂未制订任何发展大推力火箭的计划。这使得中国火箭推力与欧美火箭超过20吨级的推力相比，仍存在相当大的差距。

另据有关资料，自20世纪60年代至今的半个多世纪时间里，全球共进行了大约4500多次轨道发射，把1万余个卫星、飞船、实验设备、探测器、着陆器和其他航天器送上各类飞行轨道、地外星球，涉及从地球轨道任务到太阳系以外的任务等各类任务，其中约有290余项为载人航天任务。

图2-1 各国1999—2008年间成功进行的轨道发射

统计表明，在21世纪头10年中，各国在太空领域的竞争日趋激烈。其中，除了处于第一梯队的俄、美外，处于第二梯队的中、欧、印、日等国的太空发展步伐已逐步加快。

据统计，截至2013年，已研制出航天运载火箭的国家有13个，即中国、法国、印度、伊朗、以色列、意大利、日本、朝鲜、俄罗斯、韩国、乌克兰、英国和美国。其中，意大利和英国已放弃了独立的运载计划，乌克兰已暂停了其计划，朝鲜和韩国还正在期待实现成功的发射。这样正在从事发射活动且能将有效载荷送入轨道的国家就只有8个。还有一些国家已表达了发展本国运载能力的意愿，如巴西在过去10年里开展了一些运载火箭研制工作。

综合看来，美国、俄罗斯在运载火箭技术上，略胜其他国家一筹，目前世界上仅有的三种轨道载人运载器，就是分别来自美、俄的航天飞机、“联盟号”火箭以及中国的“长征二号F”火箭，而中国、欧空局、日本等国家也有较长的运载火箭发射历史，印度、韩国、巴西等国家正在积极发展。

图2-2 各国1999—2008年间成功进行的轨道航天器发射次数份额情况

以下我们对上述国家和联合体的运载火箭做一个简单的比较。

1．中国：近年发射次数赶超欧洲

经过几代航天人半个世纪的研发历程，中国的“长征”系列运载火箭已逐步发展成多发射任务需求、4个系列12个不同型号的大家族。其中有最早研制成功、发射我国第一颗人造卫星“东方红一号”的“长征一号”火箭；多次投入国内外发射市场、为12个国家成功发射了42颗卫星的“长征二号C”与“ 长征二号”捆绑式和“长征二号A”系列火箭，已实现3次载人航天、将6位中国航天员送入太空的“长征二号F”火箭以及正在研制的新一代运载火箭“长征五号”“长征六号”等。

中国近年来在发射次数上赶超了欧洲，主要是有国产有效载荷的需求和有竞争力的国际商业发射定价模式作保障。

目前，长征系列已经实现了从常温推进到低温推进、从串联到捆绑、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船的技术跨越，成为国际宇航市场上知名的高科技品牌。

随着“鑫诺六号”卫星的成功发射，长征火箭完成了它的第129次完美飞行。从以前的几个月发射一次，到如今的二十几天就要完成一次发射。在未来五年，我国还将发射大约100颗卫星，这对于长征火箭来说，既是一个巨大的市场，同时也是进入产业化时代的一个新挑战。

此后发射“嫦娥二号”奔赴月球的“长征三号丙”火箭由三级液体火箭捆绑两个助推器组成，这种独特的“非全对称”火箭在“长征”系列里是唯一的。其静地转移轨道运载能力为3.8吨，全箭起飞重量为345吨，全长54.838米，不仅比发射“嫦娥一号”卫星的“长征三号甲”运载火箭高出了2米多，其运载能力也提高了1.2吨，能直接将“嫦娥二号”卫星送入地月转移轨道，节省奔月时间。目前，“长征三号丙”运载火箭已正式投入国际卫星商业发射服务市场。

同时，基于世界航天科技发展趋势需要，中国正在研制的新一代无毒无污染重型运载火箭——“长征五号”系列，其运载能力与欧洲“阿丽亚娜5”基本同级。在设计理念上，“长征五号”实行模块化设计，由直径为5米、3.35米和2.25米的三种模块构成，可以根据需要把不同模块组装成不同推力的火箭，以执行不同的任务。

按计划，“长征五号”运载火箭将在海南文昌航天发射基地起飞，能把1.8吨至14吨的有效载荷送入地球同步转移轨道，可发射20吨级长期有人照料的空间站、大型空间望远镜、返回式月球探测器、深空探测器、超重型应用卫星等。

2．俄罗斯：发射次数绝对领先

尽管其航天工业的总体状况堪忧，但俄罗斯在总体发射次数上仍占据着绝对领先地位。仅2009年，俄罗斯就有7种不同的火箭进行了29次发射，延续了其航天大国的悠久历史。

值得一提的是，“联盟号”和“联盟2”火箭是1957年10月4日把世界上首颗卫星“Sputnik－1”送入轨道的首枚轨道运载火箭“R-7”的后代。算上“联盟号”的所有型号，该系列火箭已进行了1735次以上的发射，使其成为世界上迄今使用最频繁的火箭。

目前，“联盟号”火箭的主要任务包括为国际空间站运送人员和货物。在航天飞机退役和美国新的载人发射系统投入使用之间的时段里，“联盟号”预计将成为能向国际空间站运送机组成员的唯一运载器。

“质子号”是俄现役运载火箭中最大的一种。它最早是作为一种用于携带热核武器的洲际弹道导弹设计的，1965年首次投入使用后，又承担起新的任务，并成为苏联及现俄罗斯的主力重型运载火箭。

近年来，“质子号”一直在同时用于发射俄政府有效载荷和商业通信卫星。“质子号”的增强型号“质子M”配备了更高效的发动机，能从拜科努尔航天发射场把世界上最大的通信卫星送入地球同步转移轨道。

3．美国：“战神”系列火箭可能接替航天飞机

美国宇航局（NASA）在历史上曾经制造出“土星”这样用于登月计划的重型火箭。依靠军事销售，美国发射业仍然具有很强的竞争力，但越来越多地受到来自印度、欧洲和中国等后起之秀的挑战。

与别国不同的是，美国拥有航天飞机作为航天运载器，其研发机构“NASA”已宣布退役，并已开始研制两种新的运载器，以用于取代航天飞机。

2009年10月，美国对新型的“战神1号”（Ares I）火箭进行了测试发射，“战神1号”火箭是自 1981 年的航天飞机计划以来“NASA”研发的第一枚新设计的火箭。

“战神”系列运载火箭计划中包含“战神1号”“战神4号”和“战神5号”运载火箭，是航天飞机退役后接替发射任务的火箭。

其中，“战神1号”运载火箭属载人性质，计划运载“猎户座”飞船运送宇航员，其他两者为向月球运载相关器材等设备。

“战神5号”重型火箭是为支持飞往月球等深空探测任务而提出的，预计首次试飞将会在2018年前后进行。

4．欧洲：商业运载火箭荷载纪录保持者

“阿丽亚娜”火箭是欧洲空间局自行研制的可抛式发射系统（Expendable launch system）的“镇店之宝”，迄今为止已有五种基本型和多种改进型火箭。作为欧洲联盟各国或其他国家发射卫星至太空中的媒介工具，其名称来自神话人物“阿丽雅杜妮”（以法语发音）。该型火箭的发射场地位于圭亚那太空中心，于1979年12月24日首次发射成功。1980年“阿丽亚娜”航太公司（Arianespace SA）成立，接手阿丽亚娜计划中火箭建造、操作与商业营运等方面的事务。

早期的“阿丽亚娜”运载火箭都有失败的记录（“阿丽亚娜－1”“阿丽亚娜－2”和“阿丽亚娜－3”），但“阿丽亚娜－4”及“阿丽亚娜－5”运载火箭最为可靠。

其中，“阿丽亚娜－5”运载火箭可运送大型载荷。尤其是“阿丽亚娜－5”ECA型运载火箭于2007年5月4日创下了商业载荷的新纪录，发射了两枚总重9.4吨的卫星。

另外，为了满足小型卫星、科学任务与对地观测任务，欧空局还在研制能将1.5吨有效载荷送入低极地轨道（300—500千米）的“织女星”运载火箭。

5．日本：低轨道发射能力两倍于中国

日本目前现役的运载火箭主要是“H2”火箭，这是在“H1”型火箭的基础上，依靠自身的技术力量研制成功的。

“H2”型自研制之初就故障、事故连连。从1994年第一次成功发射到1997年，“H2”型火箭一共成功发射了5次。

然而，其每次发射耗费190亿日圆（约13亿人民币），比起国际竞争者如“阿丽亚娜”火箭十分昂贵。后来，新一代“H2-A”火箭开始研制，以降低发射费用。

近年来，日本在提高运载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”火箭发射了日本的探月卫星“辉夜姬”，2009年“H2－A”成功实现了1箭8星的发射。

此外，日本的新型火箭“H2－B”于2009年将日本的首架无人太空补给机空间站转运飞船（HTV）发射升空，标志着日本运载火箭技术的最新成就。“H2－B”低轨道发射能力达到19吨，而地球同步转移轨道发射能力达8吨。

6．印度：仍未成功运用氢氧发动技术

印度目前拥有的运载火箭主要由“地球同步卫星运载火箭”（GSLV）和“极地卫星运载火箭”（PSLV）两种。

地球同步卫星运载火箭（GSLV）的低温液态引擎由俄罗斯提供，GSLV使用4支L40液态推进火箭可将5000千克的载荷送到近地轨道；使用俄罗斯KVD-1低温末端节引擎可将2200千克的载荷送到地球同步轨道。

2010年4月15日，印度搭载了最新氢氧发动机的“GSLV-D3”火箭发射失败，使印度想成为世界第6个拥有将重型卫星送入地球静止轨道的低温液氢液氧发动机技术国家的希望破灭。截至目前，只有美国、俄罗斯、法国、日本和中国拥有这项技术。

极轨卫星运载火箭（PSLV）标准型为4节式火箭并有6枚助推火箭，目前已有将1600千克的卫星送至622千米高的太阳同步轨道之能力，可让印度的遥控通信检测卫星到达极地轨道，实际上商业用途技术是从俄罗斯取得的，也可以发射小卫星到地球同步轨道。

总地看，世界主要的大国均独自或者合作拥有火箭商业发射能力，而无力自行开展航天发射的国家正在通过与航天大国合作来涉足航天领域，这就形成了商业发射的巨大市场。

目前，俄罗斯在全球商业发射市场上占据领先地位。2009年，俄罗斯进行了10次商业发射，市场份额为42％。

同时，美国火箭占据了17％，欧洲占据了该市场的21％，而中国只进行了1次商业发射，仅占市场的4％。日本和印度在商业发射市场上日渐活跃。以色列过去10年里进行了4次军事卫星发射，仍保有提供商业发射服务的能力。韩国“罗老号”运载火箭连续两次发射失败，仍在努力之中。

面对不断增长的空间资源开发需求以及日益激烈的商业发射市场竞争环境，各航天大国在不断改进现有火箭的同时，大力研制新一代的商用运载火箭。

目前美国推出了“德尔它－4”和“宇宙神－5”两个新型运载火箭系列；欧洲新研制了“阿丽亚娜－5”运载火箭；日本推出了“H-2”；俄罗斯正在研制“安加拉”系列火箭。

值得关注的是，美国私人发射服务商开始介入商业发射服务，例如太空探索公司“猎鹰9”火箭发射价格是5000万美元，与发射价格为9000万到1亿美元的俄罗斯“质子号”火箭运载能力近似。这表明这些新型火箭在发射服务行业的出现可能带来新的商业发射机遇，并增强美国发射业的竞争力。

综上所述，目前国际上运载火箭的发展，已经进入了一个多元时代。美、俄依靠雄厚的历史积淀，仍然占据着明显的领先优势，尤其是美国在放弃了航天飞机之后，出于商业发展和深空探测的需求，厚积薄发地重回了运载火箭发展之路，例如战神系列火箭的起点定位就是将来重返月球的任务需求。而另一边，欧空局在稳稳地占据国际商业发射的半壁江山的同时，不断发展完善“阿丽亚娜”火箭系列。

世界主要航天国家运载火箭能力排名

而中国则从民用计划、商业发射、载人航天和月球探测的实际需求出发，不断发展大推力、高可靠性的运载火箭，并以更高的发射密度，走出自己的高性价比产业化之路。

近年来，中国在火箭发射次数上赶超了欧洲，并且“长征二号F”火箭已经与美国的航天飞机、俄罗斯的“联盟号”火箭一起成为世界上仅有的三种轨道载人运载工具。

理性地看，中国的运载火箭可靠性比较高，但由于诸多条件（比如铁道运输等）限制，更大体积和推力的火箭尚未诞生，这使得中国火箭的运载能力与欧美火箭强国存在相当差距。不过中国已经在确定海南文昌发射场建成后开始设计研制大推力火箭，这将使中国火箭的运载能力与欧美火箭之间的差距逐步缩小。

（二）“长征”神剑竞风流

我们知道，航天技术的特点是飞行器必须依靠本身具有的速度挣脱地球或太阳的强大引力，在极高真空的宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。

由于火箭不依赖空气工作，故而可发展成为既能冲出大气层又能在太空中飞行的动力装置。尽管古代火箭产生的推力很小，飞行高度有限，但是它所体现的基本工作原理却一直沿袭至今。

20世纪初期，经俄国科学家齐奥尔科夫斯基、美国科学家戈达德和德国科学家奥伯特的努力，阐明了利用火箭能够开展航天活动的基本理论，才奠定了现代火箭问世的基础。

他们三人因此而同被称为现代航天学奠基人和先驱者。戈达德还于1926年3月16日成功地点燃了历史上第一枚液体火箭，成为液体火箭的实际创始人。

到了20世纪40年代，纳粹德国出于战争的需要，大大加快了火箭的发展及其军用步伐，并于1942年10月3日成功地进行了“A-4”火箭的发射试验。1944年6月，“A-4”更名为“V-2”火箭，随即于同年9月6日首次投入作战使用。“V-2”是单级液体火箭，推进剂为液氧和酒精，推力达26.5吨，最大射程320千米。

它虽未能挽救希特勒彻底覆灭的命运，但对现代大型火箭的发展起到了继往开来的作用。德国战败后，美国和苏联分别缴获了大量“V-2”火箭实物、部分科研人员与设备资料，为各自后来迅速发展火箭技术创造了有利条件。世界上发射航天器的运载火箭，也是这两个国家首先研制出来的。

从技术上讲，运载火箭只有使航天器达到一定的速度后才算完成发射任务。科学家根据航天器遨游太空的区域不同，这个速度亦有大小不同的区别，分别称为第一、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圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度。不计大气阻力和地球自转的影响，可以计算出V1=7.9千米/秒。

第二宇宙速度V2。当人造航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时，就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星。这个速度就叫做第二宇宙速度，亦称逃逸速度。不计大气阻力和地球自转的影响，可以计算出V2=11.2千米/秒。地面发射的航天器获得这样的速度即能沿一条抛物线脱离地球。

第三宇宙速度V3。从地球表面发射人造航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度。不计大气阻力和地球自转的影响，可以计算出V3=16.7千米/秒。地面发射的航天器在充分利用地球公转速度的情况下获得这一速度后即可沿双曲线轨道飞离地球，到达距离地心93万千米处时便脱离地球引力，在太阳引力作用下运行。它相对太阳的轨道是一条抛物线，最后将飞离太阳系。

为了确保火箭飞行，人们设计了多级火箭，多级火箭由两级以上的火箭组成，每级火箭可独立工作。从结构上来说，多级火箭可采用轴向串联、横向捆绑并联以及串并联共用三种形式。

由于随着级数的增加，运载火箭变得更为复杂，致使其可靠性下降，因此常用的运载火箭多为2—4级。

而对发射载人航天器的火箭，对其可靠性要求更高，一般为2—2.5级。所谓2.5级火箭，就是在两级串联火箭的第一级周围再捆绑几个助推器，以增加起飞推力。进行发射时，助推器虽然和第一级火箭基本上同时点火，但其先工作完毕并脱离，故称为半级火箭。

发射航天器时，垂直竖立在发射架旁的多级运载火箭，点火后逐级工作、熄火并被抛掉，每一级都使火箭的飞行速度增加一个数值，直到末级火箭脱离，将有效载荷增至所需速度并送入预定轨道运行为止。值得指出的是，人类研制的多种运载火箭，早已分别成功发射了具有不同宇宙速度的多个航天器。有的已经飞到太阳系边缘，正向恒星际空间遨游。

现代火箭的优势，不仅在于它是一种完全依靠发动机喷射工作物质所产生的反作用力向前推进的飞行动力装置，还在于它具有多种用途，可以装载不同的有效载荷。当火箭顶端装载航天器时，就被称为运载火箭；当火箭顶端装载战斗部时，就成为导弹；当火箭顶端仪器舱内装载探空装置，用来探测大气层有关参数时，就一并称为探空火箭。

鉴于现代火箭名目繁多，通常根据级数多少、有无控制、能源种类、用途不同来进行分类：按照有无控制，可分为无控火箭和有控火箭。航天活动和导弹都使用有控火箭。按照能源种类，可分为化学能火箭、电火箭、核火箭、太阳能火箭和光子火箭。

化学能火箭就是依靠自身携带的燃料即燃烧剂和氧化剂的化学反应释放热能工作的火箭。它又可分为固体、液体、固液混合三种火箭，是目前使用最多的动力装置。电火箭、核火箭和太阳能火箭又统称为非化学能火箭。

目前，个别的电火箭和核火箭已在航天器上使用。太阳能火箭尚处于研制阶段。至于光子火箭，也属于非化学能火箭，目前仍处于探索阶段。

就现代火箭发动机的性能和结构水平来说，单级火箭所能达到的飞行速度不超过每秒6千米，这还不能把航天器送上太空。为了达到和超越第一宇宙速度，需用多级火箭来发射航天器，目前世界上所有的人造卫星、载人飞船、空间站舱段和空间探测器等航天器的运载工具都是多级火箭。正是这种现代运载火箭，才帮助人类叩开了天宇之门。

为了进行航天发射，世界各国已在地面建设了多个航天器发射场。主要有位于哈萨克斯坦境内，但一直被俄罗斯租用的拜科努尔发射场，俄罗斯的普列谢茨克发射场和卡普斯丁亚尔发射场，美国的肯尼迪航天中心和范登堡发射场，中国酒泉、西昌、太原三个卫星发射中心，欧空局的法属圭亚那航天中心，日本的种子岛和鹿儿岛两个航天中心等。同时，这些国家和地区还建有相应的航天测控网或深空网。

天弓劲，神剑猛。随着中国酒泉、西昌、太原三个卫星发射中心相继进入世界顶尖航天发射场序列，在风雨中砥砺健行的长征系列火箭将在劲弓给力下畅行漫漫苍穹。

我们这么讲，是因为今天的中国长征火箭已在与时俱进中化鱼成龙，有了冲天的豪情和志气。

目前，“长征”系列火箭覆盖了地球的低、中、高轨道范围，近地轨道运载能力为0.3—9.5吨，地球同步转移轨道运载能力为1.45—5.1吨，基本上满足了发射不同用途、不同重量航天器的需求。

此外，作为世界著名运载火箭家族之一，“长征”火箭在低温高能燃料发动机技术、高空二次点火技术、火箭捆绑技术、一箭多星技术等领域均达到世界先进水平。

“长征” 系列火箭诞生33年来，已在东方大地与太空之间画出一道道亮丽轨迹，与俄罗斯的“东方号”“上升号”“联盟号”“质子号”“宇宙号”“天顶号”和“能源号”，美国的“雷神”系列、“宇宙神”系列、“德尔塔”系列和“大力神”系列及“阿波罗号”，欧洲空间局的“欧里安”系列，日本的“H-1”系列、“H-2”系列等有国际影响力的航天运载器在漫漫天路上交相辉映。

从1970年4月至2006年10月，我国有12种“长征”系列运载火箭分别从酒泉、西昌、太原三个卫星发射中心起飞，在西安和北京测控中心及其地面台站以及海上“远望号”测量船的配合下，共发射了75颗不同功能的国产卫星和10艘“神舟”飞船，在太空铸就了一系列的辉煌。

这些重大成就，使我国在20世纪80年代即跨入世界航天大国的行列。就发射成功率来讲，长征系列运载火箭已达90％以上，居于世界一流水平。

1985年10月26日，我国政府宣布，将“长征”系列运载火箭投放国际航天发射服务市场，使其成为商用火箭，并成功地将28颗国外卫星送入合同规定的轨道，为国家赢得了良好声誉。

附1：长征火箭1970—2006年发射记录表