“高轨新兵”入列：揭秘长征七号A

3月12日凌晨，由中国航天科技集团一院抓总研制的长征七号A运载火箭（下称“长征七号A”），在海南文昌发射场点火升空，将试验九号卫星送入预定轨道。本次发射的试验九号卫星主要用于空间环境监测等新技术在轨验证试验。

长征七号A是在长征七号火箭基础上，与长征三号甲系列火箭三子级组合形成的三级半火箭，是我国新一代中型运载火箭的主力构型，同时具备零倾角轨道、奔月轨道等高轨发射能力。

目前我国具备高轨道发射能力的主力运载火箭，能够将5.5吨的有效载荷送到地球同步转移轨道。而长征七号A运载能力不低于7吨，填补了我国运载火箭地球同步转移轨道5.5吨至7吨运载能力的空白。

未来，在36 000公里的地球同步轨道上，具备7吨运载能力的长征七号A将和具备5.5吨运载能力的长征三号甲系列火箭、具备14吨运载能力的长征五号火箭一起，形成更加优化、合理的能力布局，这将大力提升中国航天进出空间的能力，对推进高轨道卫星组网建设具有重大意义。

作为长征七号系列运载火箭的新成员，长征七号A与长征七号有何异同？

长征七号A是为了满足高轨道发射能力而研制的一型火箭。所谓“高轨道”通常是指近地点200公里、远地点36 000公里的地球同步转移轨道。北斗导航卫星、通信卫星都是这个轨道上的“常客”。目前我国长征三号甲系列和长征五号火箭都具备高轨发射能力，长征七号A则是一位“高轨新兵”。

长征七号是我国新一代中型运载火箭的代表，为载人航天工程发射货运飞船而研制，发射轨道是近地点200公里、远地点400公里的近地轨道。神舟飞船、天宫一号、天宫二号和我国未来空间站都在这个轨道上工作。

除了长征七号，我国的长征二号F火箭、长征五号B火箭都具备近地轨道发射能力，而且都是为支撑我国载人航天工程建设而研制的火箭。

长征七号于2016年完成首飞。2017年4月20日，长征七号遥二运载火箭成功发射了我国第一艘货运飞船，因而它也获得了载人空间站“货运专列”的称号。

简言之，长征七号A和长征七号最大的不同就是发射的载荷功能不同、轨道不同。一个是填补运载能力空白的“高轨新兵”，一个是我国载人空间站的“货运专列”。

乍一看，长征七号A与长征七号在外形上没什么区别，都是“瘦高个”。仔细一对比，长征七号A更高。

长征七号A全长60.1米，长征七号则是53.1米。它们之间相差的7米是什么呢？

原来，长征七号是由芯一级、芯二级加上助推器组成的两级半构型，而长征七号A是三级半构型，多出了一个芯三级。

芯三级模块主要是用于给长征七号A提供飞往更高轨道的动力，这也是它能成为“高轨专列”的重要原因之一。

两型火箭的外观区别还在于整流罩。长征七号的整流罩柱段高度为8米，长征七号A的则为5.5米，个子高的“脑袋”反而更小。原因是火箭的有效载荷由货运飞船变为了卫星，为了更好适应未来高轨卫星的发射任务，整流罩相应也做出了调整。

这“哥俩”在外观上也有很多相同之处。比如它们的芯一级、芯二级直径都是3.35米，助推器直径也都是2.25米。

火箭燃料储存在助推器和芯级的储箱中，燃料燃烧完后，就要按照控制程序，让没有燃料的助推器或芯级从箭体上分离，让剩余部分轻装前行。

其中，助推器通常工作时间较短，一般在火箭点火后几十秒就会用尽燃料，与芯一级分离。

世界上绝大多数火箭都采用这种分离方式，长征七号也是如此。该火箭点火大约174秒后助推器分离，188秒后芯一级分离。

长征七号A却不同。它的助推器不单独分离，而是跟芯一级结合，在火箭起飞后173秒左右，一起与芯二级分离。

这种设计有很多好处。比如，助推器不单独分离，就可以少配备一套分离系统，降低了分离系统的复杂度，减少分离装置和伺服机构的数量，提升火箭可靠性和经济性。

但要做到让助推器和芯一级一起分离也不容易，首先要确保助推器和芯一级的燃料几乎同时燃烧完，这必须通过精确设计，调整助推器和芯一级燃料的加注量、调整发动机工作时序、调整一二级反推火箭位置等才能实现。

为此，长征七号A芯一级、芯二级的燃料加注量有所减少，这也使个子比长征七号更高的它，起飞重量却更轻。

长征七号在新一代运载火箭大家族的创新之路上，可谓跨了一大步，肩负了技术进步的历史重任。

长征七号的研制历时8年，仅初样研制阶段，研发人员就做了1600多项研制试验，大型地面试验超过360项。长征七号也是我国第一枚数字化火箭，也是首枚在文昌发射场发射的火箭，全部采用先进的无毒无污染液氧煤油推进剂，将我国火箭的运载能力提升了1.6倍。

长征七号A研制团队则不走寻常路，虽然在2020年6月因助推器氧箱出流口发生了空化现象导致首飞失败，但研究人员经过夜以继日的努力使得火箭再次升空。研制团队攻克了大长细比火箭姿态控制技术等大量关键技术，不断创新研制规律，加快研制进度。比如高精度高空风场测量准实时双向风修正技术的应用，使火箭飞行中的风载荷降低了24%，达到国际先进水平;6Mbps 速率Ka频段天基测量技术，首次实现了Ka频段天基测量6Mbps传输技术在火箭上的應用;助推不分离和芯级不摇摆技术在国内首次应用，为未来的集束式回收奠定了基础……

长征七号A火箭总指挥孟刚介绍，按照我国运载火箭升级换代策略，新一代运载火箭将在2025年前后初步实现对现役火箭的更新换代。根据目前任务安排，长征七号A 2025年前任务安排饱满，每年将执行3至5次发射任务。

后续，长征七号A还将根据任务需求研制更大直径整流罩构型，在当前基础上通过增加上面级等方案，实现零度轨道倾角卫星发射任务，执行探月、探火和小行星探测等深空探测任务，为我国航天强国建设提供坚实保障。（据《科技日报》《光明日报》）