4月20日22时41分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭成功将北斗卫星导航系统第44颗卫星(北斗三号IGSO—1卫星)送入预定轨道。
至此，中国长征三号甲系列运载火箭(以下简称“长三甲系列火箭”)的发射次数正式刷新为100次。而此次里程碑式的发射，亦成为长三甲系列火箭及中国航天事业的新起点。
“长三甲系列火箭100次发射的成功率为98%，这是和世界任何一个火箭型号发射成功率相比都名列前茅的成绩。”中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院长三甲系列火箭总指挥岑拯说。
4月20日，西昌卫星发射中心，长征三号乙遥五十九运载火箭试验队合影。（史啸 摄）
步入“百发俱乐部”
就在40天前，长三乙这枚“劳模”火箭刚刚完成了中国航天史上第300次发射。
资料显示，长征三号甲系列运载火箭由中国航天科技集团有限公司(以下简称“航天科技集团”)所属中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)研制生产，由长征三号甲、长征三号乙、长征三号丙(以下简称“长三甲”“长三乙”“长三丙”火箭)三种低温液体运载火箭组成，该系列运载火箭包揽了目前我国绝大多数高轨道航天器发射任务，是长征系列运载火箭高强密度发射的“主力”，不仅是我国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的火箭系列，同时也多次承担了商业卫星的发射任务，因此被誉为我国的“金牌火箭”。
发射成功后，火箭院长三甲系列火箭首任总设计师兼总指挥、中国工程院院士龙乐豪感慨万千，他用“长征娇子创新担大任”总结了长三甲系列火箭过去25年的发展历程。“在长征系列火箭中，不论是从设计之初的顶层规划及总体技术方案的前瞻性、全局性、适应性，还是从技术先进性，以及所承担任务的重要性方面来说，长三甲系列火箭都是当之无愧的佼佼者，说它是‘娇子’并不为过。”龙乐豪对记者说。
据龙乐豪介绍，1986年，为服务我国新一代通讯卫星，长三甲火箭正式立项，在充分继承长征三号火箭成熟技术的基础上，长三甲突破了4大关键技术为代表的上百项新技术项目，使得中国火箭地球同步转移轨道运载能力达到了2.6吨。“虽然已经满足了立项的目标，但为了进一步提升中国运载火箭在国际市场上的竞争，设计人员通过‘先改后捆、上改下捆’的巧妙方式陆续研制出了长三乙、长三丙型号，将中国火箭地球同步转移轨道运载能力分别提升到了5.5吨与3.9吨，形成了长三甲‘小家族’，满足了不同型号卫星的发射需求。”龙乐豪说。
据了解，长三甲系列火箭构成了目前我国高轨道运载能力最大、适应性最强的运载火箭系列，其运载能力可覆盖世界大多数应用卫星的质量，显著增强了我国商业火箭在国际卫星发射服务市场上的竞争能力。
与此同时，长三甲系列火箭研制团队还确立了以发射计划为主线，技术、进度、质量全面支撑的整体框架。长三甲系列火箭研制生产能力已从一年2～3枚提高到8～10枚，发射周期从60天减至21天，每次执行发射任务的队伍也从300人降到了150人。
另据航天科技集团的统计数据显示，从1994年2月8日长三甲发射实践四号星和模拟星圆满成功，到2019年4月20日长三乙发射北斗三号卫星圆满成功，25年的时间里，“金牌火箭”实现了从0～100的跨越。其中，前50次发射用了18年，而后50次发射只用了7年时间。仅2018年，长三甲系列火箭就做到了14战全胜。越来越强的发射密度不仅见证了“金牌火箭”的诞生，也见证了中国由航天大国向航天强国迈进的步伐。
关键技术稳步提高
25年的100次发射，使得长征三号甲火箭总体技术进行了多项改进，火箭的任务适应性、发射可靠性、安全性也均得到有效提高。
据记者了解，为使系列火箭的总体技术性能达到国际一流水平，设计人员在继承成熟技术的同时，尝试在设计中采用60%～70%的新技术。其中重要的共108项，重要技术创新项目22项，重大关键技术项目4项。
而伴随中国探月工程和北斗导航工程的立项研制，长征三号甲系列运载火箭也正迎来更大的挑战。长三甲系列火箭远距离测发控系统的使用提升了人员安全性，提高了发射可靠性，并为新一代运载火箭所借鉴。
据中国科学院院士、火箭院长征三号甲系列运载火箭总设计师姜杰介绍，在长征三号甲系列火箭100次发射中，有36次执行北斗工程发射任务，成功将48颗北斗导航卫星送入轨道;有5次执行探月工程，成功将嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号载入返回飞行试验器送入地月转移轨道;有36次执行通信卫星工程，发射36颗通信卫星;有7次执行气象卫星工程，发射7颗风云气象卫星;有16次执行国际发射任务，发射16颗国际商业卫星。而这也让长三甲这一“金牌火箭”成为了名副其实的“全能火箭”“北斗专列”。
值得关注的是，伴随关键技术的逐步提高，长三甲系列火箭发射卫星的入轨精度已然达到世界一流水平。火箭不仅可以一箭单星，还可一箭多星发射，既可用于标准地球同步转移轨道发射，也可用于超同步转移轨道或低倾角同步转移轨道发射，以及深空探测器发射，实现了满足用户多种不同使用的需求。
据龙乐豪介绍，从推进技术来说，长征三号甲系列火箭的三子级采取液氢/液氧推进剂，做到了环保无污染，技术难度极大，因此已站在当时世界火箭第一梯队。而正是因为采用了高效的液氢液氧推进剂，长三甲系列火箭三子级的比推力也是世界一流的。而所谓得比推力，就是火箭在单位时间内消耗单位推进剂所产生的推力。
“常规的四氧化二氮/偏二甲肼推进剂，比推力最高不到280秒，液氧/煤油推进剂的比推力也就在300～310之间，而液氧/液氧推进剂最高能达到440秒，高下立见。”龙乐豪表示。
另据记者获悉，衡量一型火箭是否先进，还有一个关键的指标，即有效载荷系数。通俗地说，就是火箭运送卫星的重量除以它的起飞重量所得出的系数。对此，龙乐豪形象地打了个比喻：“就像两个举重运动员，举的重量是一样的，他俩谁的体重更轻，谁就赢了。火箭也是一样的道理，同样的起飞重量，发射的卫星越大，有效载荷系数越大，火箭就越先进。目前长三甲的有效载荷系数是世界上第三位。”
“上世纪80年代的技术水平造就了30年历史的系列型火箭仍在使用，经久不衰。”长征三号甲系列火箭总指挥金志强向记者如是感叹。
国际商业发射效益初显
长三甲火箭立项之初的目标是实施我国第二代卫星通讯工程，然而，以龙乐豪为代表的第一代研制人员却把目光瞄向了更大的市场，他们计划在国际发射服务市场上大干一场。
“国家1985年就提出，要把长征火箭投入到国际市场，也给我们指明了方向，所以长三甲研制出来后，我们不仅要面向国内，还要面向国外。”龙乐豪说。
据其回忆，长三甲火箭目标运载能力是2.5吨，与国际发射服务市场还有较大的差距，于是他和伙伴们想到了一个好的技术途径：上改下捆，先改后捆。先研制一个基础型号——长三甲，然后再通过捆绑不同数量的助推器，使火箭在地球同步轨道的运载能力从2.5吨延伸到5.5吨，从而形成一个布局合理的火箭“小家族”。截至目前，长三甲系列火箭家族满足了国际上大多数卫星的需求，其运载能力也与国际上一流火箭旗鼓相当。
“这‘三兄弟’中，‘大哥’长三甲体力最小，‘二哥’长三乙力气最大，‘三弟’长三丙次之，你想打什么样的卫星，都没问题。”谈及长三甲系列火箭“三兄弟”的各自特征，龙乐豪如上形象比喻。
据悉，长三甲系列火箭是长征系列运载火箭高强密度发射的“主力”，也是我国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的火箭系列。截至目前，北斗工程从一期到三期，探月工程从嫦娥一号到嫦娥四号全部由长三甲系列火箭实施发射，已共计将48颗北斗导航卫星、4颗嫦娥探测器成功送入预定轨道。
值得一提的是，不仅是长三甲系列火箭，改革开放40年来，中国航天事业也变的更加开放融合。自1987年长征二号丙火箭搭载法国马特拉微重力试验装置以来，截至目前，中国航天共计完成了48次商业发射，发射了56颗国际商业卫星，向国际客户提供17次搭载发射服务，发射了20多个国外小卫星/载荷。火箭的可靠性、适应性、成功率和入轨精度均跻身世界一流行列，并打造出中国长征火箭这一世界知名品牌。
而从上世纪90年代开始，长征火箭便在接口设计上充分考虑与国际卫星的兼容性，目前长征火箭与美国、欧洲等国家和地区制造的卫星已完全兼容，在发射、服务、技术保密等方面亦能满足国内外用户的需求。与此同时，长征火箭具有的高可靠性、履约能力强、保险费率低等优势，也使其在开放的国际市场竞争中极具竞争力。
随着国际商业航天市场的蓬勃发展，近年来中国火箭已先后为老挝、白俄罗斯、阿尔及利亚等国提供了国际商业发射服务。加之国家“一带一路”倡议和双边多边合作机制的实施，长征系列运载火箭也正以更加开放的姿态，积极拓展航天应用领域，探索从航天制造、发射、地面到系统应用的全产业链的“一站式”服务，并面向全球提供发射服务、整星出口、技术转让与培训、地面站建设等商业航天一揽子解决方案。
“也应看到，目前世界主要航天大国都在实施下一代运载火箭计划，更新换代速度较快。限于运载能力，我国火箭重点关键技术仍需攻关。目前使用的发动机品种相对比较单一，推力量级有待改进。重复使用研究正成为全球火箭攻关的难点，我们目前正在做相关研究，预计后期将取得突破。”重型火箭副总设计师、火箭院总体设计部总体室主任容易接受记者采访时如是说。
编辑 : 张妍