長征五號運載火箭（縮寫：CZ-5或LM-5）是中國航天科技集團公司研製的低溫液體燃料火箭，總設計師為航天科技集團一院的李東。長征五號，屬於長征五號系列火箭，是中國研發的第一款大型運載火箭，屬目前長征系列運載火箭中最為強大的型號，其地月轉移軌道運載能力達到8噸[2]，地球同步轉移軌道最大運載能力14噸[3]，200千米近地軌道標稱運載能力25噸[4]，較中國長征三號乙火箭運載能力提升了2.5倍。是中國現役起飛質量最大、芯級直徑最粗、運載能力最強的火箭。[2]
 長征五號 | |
| 用途 | 大型運載火箭 |
|---|---|
| 製造者 | 中國航天科技集團公司（CASC） 39.102755°N 117.501410°E |
| 製造國家 |  中華人民共和國 |
| 外型及質量參數 | |
| 高度 | 56.97米 |
| 直徑 | 5米 |
| 質量 | 851.8噸(滿燃料無載荷） |
| 節數 | 2級 |
| 酬載量 | |
| 至GTO有效載荷 | |
| 質量 | 14.5噸 |
| 至MTO有效載荷 | |
| 質量 | CZ-5：15噸 |
| 至TLI有效載荷 | |
| 質量 | 9.4噸 |
| 至GEO有效載荷 | |
| 質量 | CZ-5/YZ-2: 5.1噸 |
| 至MEO有效載荷 | |
| 質量 | CZ-5/YZ-2: 7噸 |
| 相關火箭 | |
| 本系列 | 長征五號系列運載火箭 |
| 相似型號 | 德爾塔-4重型運載火箭 阿麗亞娜-5運載火箭 |
| 發射歷史 | |
| 現況 | 現役 |
| 發射場 | 文昌航天發射場一號發射工位 19.614691°N 110.951004°E |
| 總發射次數 | 8 |
| 成功次數 | 7 |
| 首次發射 | 2016年11月3日 |
| 著名載荷 | 天問一號 嫦娥五號 嫦娥六號 |
| 輔助火箭 | |
| 輔助火箭數 | 4枚 |
| 高度 | 27.6米（91英尺） |
| 直徑 | 3.35米（11.0英尺） |
| 總重 | 156,600公斤（345,200磅）[1] |
| 燃料重量 | 142,800公斤（314,800磅）[1] |
| 引擎 | 2×YF-100發動機 |
| 單引擎推力 | 2×1199.19千牛（海平面） 2×1339.48千牛（真空） |
| 比衝量 | 2942米/秒（海平面） 3286.2米/秒（真空） |
| 推進時間 | 173秒[1] |
| 燃料 | 液氧/煤油 |
| 第一級 | |
| 高度 | 33.16米（108.8英尺） |
| 直徑 | 5米（16英尺） |
| 總重 | 186,900公斤（412,000磅）[1] |
| 燃料重量 | 165,300公斤（364,400磅）[1] |
| 引擎 | 2×YF-77發動機 |
| 單引擎推力 | 2×518千牛（海平面） 2×700千牛（真空） |
| 比衝量 | 3106 米/秒（海平面） 4197米/秒（真空） |
| 推進時間 | 492秒[1] |
| 燃料 | 液氧/液氫 |
| 第二級 | |
| 高度 | 11.54米（37.9英尺） |
| 直徑 | 5米（16英尺） |
| 總重 | 36,000公斤（79,000磅）[1] |
| 燃料重量 | 29,100公斤（64,200磅）[1] |
| 引擎 | 2×YF-75D發動機 |
| 單引擎推力 | 2×88.36千牛 |
| 比衝量 | 4340米/秒 |
| 推進時間 | 700秒(分二次啟動)[1] |
| 燃料 | 液氧/液氫 |
| 上面級（可選） – 遠征二號 | |
| 直徑 | 3.8米（12英尺） |
| 引擎 | 2×YF-50D發動機 |
| 單引擎推力 | 2×6.5千牛 |
| 比衝量 | 3150米/秒 |
| 推進時間 | 1105秒 |
| 燃料 | 四氧化二氮/偏二甲肼 |
截至2019年，長征五號是中國研製規模和技術跨度最大的航天運輸系統工程，新技術比例達到95%[5]。長征五號為二級半構型，總長57米，芯級直徑5米，採用2台50噸推力液氫燃料火箭發動機，捆綁4個3.35米直徑助推器，共配有8個120噸推力煤油火箭發動機，起飛質量約為870噸，10台發動機總計可提供1060噸推力。與使用有毒肼基燃料的長征二號和長征三號不同，長征五號採用液氧和煤油燃料，發射後產生的二氧化碳和水不會對環境造成污染。[6][7]
歷史
長征五號早於1986年在863計劃支持下開展前期論證和攻關，2001年5月國防科工委開展預先研究。2000年至2001年，120噸級液氧煤油發動機YF-100及50噸級液氫液氧發動機YF-77先後開始立項研製。在6年的可行性研究之後，長征五號系列火箭於2006年10月立項。長征五號於當時的代號為長征五號E構型，為系列當中最強的型號，主要目標是滿足在未來20-30年同步轉移軌道及深空探測的大型有效載荷的發射要求。2016年11月3日，長征五號首次發射成功。
發射記錄
| 飛行次序 | 火箭序號 | 任務代號 | 上面級 | 起飛時間（UTC+8） | 發射工位 | 有效載荷 | 衛星軌道 | 發射結果 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 遙一 | 07-W2 | 遠征二號 | 2016年11月3日 20時43分13秒998毫秒 |
文昌航天發射場101發射工位 | 實踐十七號衛星 | 地球靜止軌道 | 成功[8] | |||
| 2 | 遙二 | 07-W3 | 不適用 | 2017年7月2日 19時23分23秒425毫秒 |
文昌航天發射場101發射工位 | 實踐十八號衛星 | 超同步轉移軌道 | 失利[9] 一級液氧泵損毀 | |||
| 3 | 遙三 | 07-W4 | 不適用 | 2019年12月27日 20時45分10秒526毫秒 |
文昌航天發射場101發射工位 | 實踐二十號衛星 | 超同步轉移軌道 | 成功[10] | |||
| 4 | 遙四 | 不適用 | 2020年7月23日 12時41分15秒167毫秒 |
文昌航天發射場101發射工位 | 天問一號 | 地火轉移軌道 | 成功[11] | ||||
| 5 | 遙五 | 07-W7 | 不適用 | 2020年11月24日 04時30分21秒806毫秒 |
文昌航天發射場101發射工位 | 嫦娥五號 | 地月轉移軌道 | 成功[12] | |||
| 6 | 遙六 | 不適用 | 2023年12月15日 21時41分 |
文昌航天發射場101發射工位 | 遙感四十一號衛星 | 地球同步轉移軌道 | 成功[13] | ||||
| 7 | 遙七 | 不適用 | 2024年2月23日 19時30分 |
文昌航天發射場101發射工位 | 通信技術試驗衛星十一號 | 地球同步轉移軌道 | 成功[14] | ||||
| 8 | 遙八 | 不適用 | 2024年5月3日 17時27分29秒132毫秒 |
文昌航天發射場101發射工位 | 嫦娥六號 | 地月轉移軌道 | 成功[15] | ||||
| |||||||||||
2015年9月20日，長征五號合練箭自天津港啟運，前往海南文昌發射場。11月23日，合練箭由垂直總裝檢測廠房轉場至發射塔。[16]合練箭首次按照發射流程演練了推進劑加注，同時還演練了火箭在推遲發射情況下推進劑卸出的流程，覆蓋了火箭「首飛」時的各種狀態。[17]由於經歷多次低溫燃料加泄考驗，合練箭成為中國運載火箭技術研究院整箭狀態加泄次數最多的火箭。而在加注前，還使用X射線對合練箭燃料貯箱進行了檢測[18]。2016年2月，合練結束，長征五號火箭整體技術狀態得到最終確定。合練初步驗證了全新火箭、全新發射場、全新地面發射支持系統的接口協調；驗證了吊裝起豎、測試、轉運等流程，為首飛箭的發射奠定了紮實的技術基礎。[19]3月，合練箭回到天津港，隨後被送回天津航天長征火箭製造有限公司。[20]
2016年8月16日，長征五號首枚火箭進行了出征儀式。生產任務、總測工作由天津運載火箭生產基地完成。[21]於8月26日從天津港啟航，經過6個晝夜航行，9月1日抵達海南文昌清瀾港碼頭。10月28日上午長征五號被垂直轉運至海南文昌航天發射場發射區。長征五號/遠征二號上面級（CZ-5/YZ-2）原定於北京時間11月3日下午6點發射，及後助推器液氧排氣管道出現問題、發動機預冷過程出現意外及數據傳輸異常等問題，延遲至晚上8點43分13.998秒升空首飛。[22][23]長征五號運載火箭配置「遠征二號上面級」、裝載「實踐十七號衛星」成功完成首次發射任務[22]，這也是長征系列火箭執行的第238次發射。[24]11月4日2點55分，上面級完成任務，衛星與之分離進入預定軌道。本次發射中國首次實現運載火箭直接將衛星送入地球靜止軌道。11月22日衛星成功定點。
2017年7月2日，長征五號遙二火箭搭載實踐十八號衛星發射升空，之後飛行出現異常，發射失利[9]。這是長征火箭執行的第250次發射。事後調查確認失敗原因為芯一級液氫液氧發動機一分機渦輪排氣裝置在複雜力熱環境下，局部結構發生異常，致使發動機推力瞬時大幅下降[25]。2017年10月，中國國防科工局協調中國國家海洋局調遣蛟龍號載人潛水器在火箭墜毀海域嘗試打撈殘骸，但未成功。[26]
2019年10月22日，長征五號遙三運載火箭由中國衛星海上測控部所屬遠望21號、22號船組成的火箭運輸船隊，從天津港啟航，於10月27日安全運抵海南文昌清瀾港，經過公路運輸後到達文昌航天發射場，開始進行一系列後續的裝配和測試工作[27]。長征五號遙三運載火箭於2019年12月21日轉運至發射台[28]，2019年12月27日成功發射，將實踐二十號衛星送入超同步轉移軌道。[29]
長征五號系列火箭的第一次應用性發射即為天問一號火星探測任務。此次任務也是中國大陸自東方紅一號發射以來的第一次行星際飛行任務，用於此次任務的YF-77引擎於2020年1月19日完成100秒校準試車[30]，而探測器則於同年4月24日，被命名為天問一號。星箭組合體於7月17日轉運至文昌發射場101工位，在對箭體完成檢查之後開始低溫燃料加注[31]
2020年7月23日12時41分，中國在海南島東北海岸中國文昌航天發射場，用長征五號遙四運載火箭攜中國第二次火星探測任務「天問一號」探測器發射升空，383秒後，星箭組合體離開大氣層，整流罩被拋離，一級關機時間與遙三相同，T+708秒，二級一次關機，滑行952秒後二級二次點火，開始火星轉移變軌，飛行2086秒後，二級二次關機，在調整姿態後進行器箭分離，此時天問一號高度已經達到470km，2530秒後太陽翼展開成功。[32][33]，這是中國第一次完全自主實施的火星探測任務，也是第一次行星際飛行任務。
2021年2月10日，天問一號順利實施近火制動，成功進入環火軌道，成為中國第一顆人造火星衛星[34]。北京時間5月15日7時18分，天問一號着陸器攜帶祝融號火星車成功着陸於火星烏托邦平原南部預選着陸區，中國成為第二個完全成功着陸火星的國家[35]。
2020年11月24日4時30分，在中國文昌航天發射場，「長征五號」遙五運載火箭成功發射探月工程「嫦娥五號」探測器，順利將探測器送入預定軌道，開啟中國首次地外天體採樣返回之旅。長征五號遙五運載火箭發射升空後，先後實施了助推器分離、整流罩分離、一二級分離以及器箭分離等四次分離。
「嫦娥五號」探測器由軌道器、返回器、着陸器、上升器四部分組成，後續在經歷地月轉移、近月制動、環月飛行後，着陸器和上升器組合體將與軌道器和返回器組合體分離，軌道器攜帶返回器留軌運行，着陸器承載上升器擇機實施月球正面預選區域軟着陸，按計劃開展月面自動採樣等後續工作[36]。
 | 此條目或章節包含計劃中或可能在未來進行的航天活動。 |  |
全球現役大型運載火箭性能比較
| 現役大型運載火箭參數對比（截至2022年7月） | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 國家 | 型號 | 運載能力（噸） | 起飛重量（噸） | 發射價格（萬美元） | 運載係數（%） | 成本/載荷（萬美元/噸） | 首飛年份 | 發射成功率 | 發射總數 | ||
| 近地軌道 | 同步轉移軌道 | 近地軌道 | 同步轉移軌道 | ||||||||
 美國
|
太空發射系統 | 95[37] | ? | 2497 | 200000[38] | 3.8 | ? | 2105 | 2022 | 100% | 1 |
| 美國
|
獵鷹重型運載火箭 | 63.8[39] | 26.7[39] | 1420[39] | 9700 | 4.49 | 1.88 | 152 | 2018 | 100% | 6 |
| 中國
|
長征五號運載火箭 | 32[40] | 14.5[41] | 851.8[40] | 16000 | 3.62 | 1.67 | 500 | 2016 | 87.5% | 8 |
| 中國
|
長征五號B運載火箭 | 25[40] | N/A | 837.5[40] | ？ | 2.98 | N/A | ？ | 2020 | 100% | 4 |
 俄羅斯
|
安加拉A5運載火箭 | 24.5[42] | 5.4/7.5[42] | 790 | 10000[43][44] | 3.10 | 0.68/0.95 | 408 | 2014 | 80% | 5 |
| 俄羅斯
|
質子M型運載火箭 | 23[45] | 6.92[45] | 705 | 6500[46] | 3.26 | 0.98 | 283 | 2001 | 90.43% | 115 |
紀念歌曲
2016年11月3日，長征五號運載火箭首飛成功後，歌手譚晶在慶功大會演唱了歌曲《飛天利箭》。《飛天利箭》由趙佳霖作曲，王平久填詞，《飛天利箭》MV導演為孔嘉歡。長征五號火箭總指揮王珏、長征五號總設計師李東共同上台，現場授予譚晶和孔嘉歡「長征五號火箭首飛試驗隊榮譽隊員」 稱號，並向二人贈送兩位科學家親筆簽名的隊服。[47]
注釋
參考資料
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