“天宫二号”之天字篇：“北斗”护身，看看长二F如何使出“洪荒之力”
 

特约主编

庞之浩（北京空间科技信息研究所研究员、《国际太空》杂志执行主编）

文/ 记者 李乃麟

特别感谢/航天科技集团一院长征二号F火箭总设计师 张智 航天科技集团一院长征二号F火箭副总设计师 刘烽

航天科技集团一院长征二号F火箭总体主任设计师 容易长二F这个名字或许并不陌生，作为天宫二号的金牌座驾、火箭中的“战斗机”——长征二号F运载火箭可有不少“硬货”要介绍给大家。

在长征火箭家族中，长二F是我国唯一一型可以执行载人航天任务的运载火箭。经过多次任务的历练，如今的长二F已经成为一枚“神箭”的传奇火箭。但是，重点来了——很多人不知道，其实长二F是从另一种“长征”型号火箭改造而来的。在什么型号基础上改造的?那就是著名的“长二捆”。

下面就听天宫二号亲自为你讲讲其中的秘密吧。

一枚有身份、有历史的火箭

在长征火箭家族中，我的座驾可是我国唯一一型可以执行载人航天任务的运载火箭。其实长二F是从另一种“长征”型号火箭改造而来的。

1992年，我国载人航天工程启动后，为发射重达8吨的神舟飞船，中国的航天人开始对当时中国低轨道运载能力最强的火箭——长征二号E型火箭(也就是长二捆)进行改进。

科研人员特意为长二捆火箭增加了故障检测系统和逃逸救生系统，以确保火箭的可靠性达到97%，(发射飞船时，因有逃逸塔，可使航天员的安全性达到99.7%)，而即使是在发生事故时，也要力保航天员的安全。(发射天宫二号时没载航天员)

突破了可靠性和安全性的难关，载人飞船才能上天。1999年，长征二号F火箭托举着中国第一艘无人实验飞船“神舟一号”飞船顺利升空，正式拉开了中国载人航天的序幕。此后由它发射的中国载人航天器不仅实现了中国人进入太空的梦想，更突破了以空间交会对接技术为代表的空间站建设关键技术。

虽然还叫长二F，但已经改进80多项

问世以来，长征二号F已经执行了十一次任务，取得了百分之百的成功率。但为了能把我顺利发射上天，它的技术改进仍有80多项。比如，就连从火箭上传回的图像，也要做得更清晰。

长二F箭体上安装了三个摄像头，分别用来观察助推分离、级间分离、整流罩分离、器箭分离以及发动机状态。因图像传输需要很大数据量，而火箭上数据下传的带宽、码速率有限，一般采用压缩之后下传。这次，专家们采用了压缩图像质量更好的一种体制，使图像质量能够进一步提高。所以，你们在看电视直播的时候会发现从火箭箭体上回传的实时视频图像更清晰也更流畅了。

此外，为了让火箭打得更精准，一件秘密武器也装到了我的座驾上——这就是我国自主研制的“北斗”卫星导航系统。这可是长二F第一次在“北斗”的加持下执行任务。

▲ 9 月9 日，甘肃酒泉卫星发射中心执行天宫二号任务的运载火箭垂直转运至发射区

推力相当于六架波音747

长征二号F系列火箭是目前我国所有运载火箭中个头最大，重量最重，系统最复杂的火箭。它是一种两级半火箭。简单说，它的主体部分(也就是芯级)由两级火箭上下组装而成，而剩下的半级是捆绑在火箭四周的小火箭，专业名称叫做助推器。四个助推器各有一台发动机，加上一级的四台发动机和二级的一台主发动机，整个飞行过程一共有九台发动机来提供动力。

就因为有了这“半级”，让我的“座驾”明显力量和加速度增大，大幅提高后续入轨能力。也只有依靠四个助推器的帮忙，长征二号F火箭才能托举起重量超过8吨半的我进入太空。(发射载人飞船时，因有逃逸塔，所以近地轨道运载能力为8吨，发射“天宫”时，因不载人，所以没装逃逸塔，近地轨道运载能力为8.6吨)知道起飞时的总推力有多大吗?相当于六架波音747飞机全力加速时的推力总和!

在火箭的顶部，就是我的“地盘”——专门用来包裹航天器的整流罩。当火箭载着我在大气层里狂奔时，整流罩可以减少火箭飞行的阻力，让我始终处在一个比较舒适的环境里。不过，在火箭冲出稠密大气之后，整流罩就会被抛掉，我也就“闪亮登场”了。

飞行585秒，时间不长但紧张刺激

长征二号F火箭将我准确送入预定轨道只需要短短的585秒，而在这不到十分钟的时间里，我的“座驾”各个部段将先后完成自己的使命，依次分离。整个过程顺序是这样的：一级和助推发动机点火→起飞→助推发动机关机→助推分离→一级发动机关机→二级发动机点火→级间分离→整流罩分离→二级主机关机→二级游机关机→器箭分离。

▲天宫二号主要任务

从地到天，我的座驾飞得越高越轻巧

火箭是我通往太空的“专车”，对于这辆“专车”来说，车本身的自重越小越好，能提供动力的燃料越多越好。因为这样，就可以把尽可能多的“运量”留给“乘客”。

长征二号F火箭分为两级，算上我的体重，火箭起飞时重量接近500吨，但这其中90%都是液体燃料的重量，箭体外壳、电缆、仪器等重量加在一起只有50 余吨，一级火箭、二级火箭以及火箭上捆绑的四个助推器就好像六个巨型的燃料箱，装满了燃料为火箭提供强大的动力，为了让火箭轻装前行，这六个燃料箱在燃料用完以后都会被扔掉。

跟前不久刚刚成功发射的长征七号火箭不同，我的座驾用的是常温推进剂，不是低温液氧煤油推进剂，所以它不是“冰箭”。火箭加注燃料就像我们给车加油一样，会把燃料尽可能“加满”。太空那么大，让火箭“吃饱”了再出发。

加注完燃料的火箭“脚重头轻”，芯一级加上助推器要比芯二级重3 倍多。凭借助推器和芯一级的燃料，火箭能将我送到近90000米的高空。但这时候，火箭的体重却只剩下100 余吨，不到原体重的五分之一了。

就因为火箭重量大幅降低，所以芯二级虽然只用芯一级五分之一重量的燃料，却可以将我再送高110000米，这时候火箭完成使命，功成身退。整个过程，越到高空，“星箭组合体”重量越轻，火箭飞起来越省劲儿。

正是在这样的越飞越轻快的过程中，火箭加速到每秒7.9千米的速度，让我能够克服地球引力，在宇宙中稳定运行。