航天科普小课堂 - 长征二号火箭的诞生

时间：2024-09-16 08:23

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航天科普小课堂 - 长征二号火箭的诞生

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“自古逢秋悲寂寥，我言秋日胜春朝。晴空一鹤排云上，便引诗情到碧霄。”大家好，我是你们的老朋友征征姐姐。上期我们讲到，长征二号火箭和我国洲际导弹之间有着千丝万缕的联系。那么这期小故事，我们就来讲讲“长征二号”系列火箭的第一个型号——长征二号火箭。

长征二号火箭是我国研制的第一枚大型运载火箭，也是我国自主研制的第一枚二级大型液体低轨道运载火箭。它的出现不仅使我国成为继美国和苏联之后第三个掌握航天返回技术和航天遥感技术的国家，而且对加强我国国防力量、发展我国的国民经济均具有重大意义。

长征二号火箭的研制背景，最早可从1965年说起。1965年8月，我国召开了中央专委第十三次会议,会议原则上批准了我国人造卫星的发展规划和工作目标。在此背景下，航天人延续“未雨绸缪”的传统，开展了大型低轨道运载火箭的方案论证和方案设计工作，而这枚火箭就是长征二号火箭的雏形。

火箭要想飞得远、推力足，作为火箭“心脏”的发动机选型尤为重要。在方案设计初期，航天人对二级发动机的选型有两种方案。第一种方案是以真空推力73吨的一级发动机直接作为二级发动机，其优点是研制周期短且节省经费；另一种方案是新研制一种推力55吨的大喷管高空发动机，其优点是设计出的发动机比较先进，可以更好地满足发射卫星的需要。经过几轮领导与专家们的充分讨论，结合当时我国研制新型大运载能力火箭的迫切需求，最终选择了研制周期短且节省经费的第一种方案。

发动机选型确定了，还有一项重点工作是提高火箭的运载能力。由于长征二号火箭搭载的卫星比东方红一号的质量大得多，这就要求长征二号火箭在有限的资源和条件下，需要尽可能地提升运载能力。长征二号火箭的设计人员从多个角度入手寻找突破口，开展了大量的测算工作。正所谓“精诚所至，金石为开”。通过大量的测算，设计人员终于从庞大的数据中发现了规律，即：火箭第一级每减重1千克，就能增加0.1千克的运载能力；而火箭第二级每减重1千克，就可以增加火箭1千克的运载能力。一级和二级减重的效果相差10倍。看来，火箭要想推力大，自身减重是关键。为了给这个大火箭“瘦身”，科研人员可没少想办法，最终，在航天人的集智努力下，长征二号火箭第一级减重了400千克，第二级减重了300千克，火箭的运载能力提高300多千克，“减重”成果十分显著。

那么，长征二号火箭是否还能进一步提高运载能力呢？精益求精的航天人并没有满足于已取得的成绩，而是继续对火箭发射的轨道方案进行研究。随着研究深入，设计人员发现，合理选择火箭各级发动机的工作程序也是提高运载能力的一条技术途径。通过深入分析和反复计算，设计人员重新设计了长征二号火箭发动机的工作方案，即：当长征二号火箭二级飞行时，先让主发动机机与游动发动机同时工作，随后关闭主发动机，让游动发动机继续独立工作直到入轨。新的发射工作程序设计简洁，同时也增加了500千克的火箭运载能力。最终，新研制的长征二号火箭运载能力高达1.8吨，是长征一号火箭的6倍，满足了新型号卫星发射的需求。

除了运载能力大幅提升，长征二号火箭还是当时“最聪明”的火箭。如果说，制导系统相当于运载火箭的“头部”，那么制导平台就相当于“大脑”，负责控制火箭的飞行路线和轨道。长征二号火箭“最聪明”的头脑体现在两个方面：一是采用我国自主创新研究出的先进制导方案，二是采用计算机方案的制导系统平台。

上世纪六十年代，我国的计算机技术比较落后，在确定火箭制导方案的过程中，几个关键方程式的推导成为型号研制的“拦路虎”。“明知山有虎，偏向虎山行。”在技术攻关的艰难时刻，航天领域专家们肩负重任，带头成立攻关组“负重前行”，誓要完成关键方程式的推导。经过夜以继日的理论研究和反复计算，攻关组最终推导出了关键公式，完成了长征二号火箭的制导方案。长征二号火箭的这套制导方案是我国自主创新、独立完成的科研成果，它比当时国外的常用制导方案更为先进，并且还直接解决了火箭研制之初制导计算机组件多、可靠性差的问题。

长征二号火箭是我国首次采用计算机方案制导平台的火箭。长征二号火箭制导平台采用了当时最先进的第三代计算机。这种计算机体积小、功耗小、重量轻，在提供强大计算能力的同时，大大简化了箭上计算机结构，从而提高了制导系统的可靠性。长征二号火箭正是有了这样一副“好头脑”，才能顺利飞入浩瀚太空，把卫星精准送入预定轨道。