长征8号——运载火箭中的“万金油”

毛新愿

2020年12月22日，中国航天年末大戏—新型中型运载火箭长征8号首次飞行试验取得圆满成功。这款首次亮相的运载火箭与长征火箭家族其他成员相比有什么特点，又有哪些拿手绝活呢？

长征火箭家族评点

在讨论长征8号前，我们先来评点一下长征火箭家族。右图中橙色部分代表已退役火箭，绿色部分是现役火箭。从中可以看出，中国航天这些年来主要由长征2、3、4三个系列扛大梁，它们在前些年能够承担起我国航天发展的主要发射需求。

a.长征2C/D主攻小型载荷，一般是1～3吨级，可发几百千米高的低轨、极地轨道以及太阳同步轨道。

b.长征2F是我国载人航天专用火箭，它是唯一带有逃逸塔的，也是最安全的运载火箭。轨道高度400千米左右，最高运力8.6吨。

c.长征3A/B/C则是高轨专用，轨道高度2万～3.6万千米乃至到月球。我国的北斗导航卫星以及各路通信卫星的发射，嫦娥工程的顺利推进都离不开它们。长3堪称能力强、成功率高的王牌火箭家族。

d.长征4B/C与长征2C/D略有重合，它们一般针对太阳同步轨道，运力2、3吨，并不算强大。

从上述介绍中我们会发现，现有的三大主力系列总体上存在一些不足：

a.近地轨道的大型任务（大于10吨），如大型空间实验室、空间站的发射任务无法完成。

b.极地/太阳同步轨道的大型任务（大于3吨），如大型雷达遥感卫星的发射搞不定。

c.高轨和深空的大型任务（超过嫦娥水平的）也执行不了。

d.燃料落后。四氧化二氮和偏二甲肼是常温燃料，接触即燃，发挥稳定，成功率高，在技术相对落后的年代做出这样的选择可以理解；现在，其剧毒、危险、价格昂贵的缺点日显突出。

e.均为一次性火箭，成本高，而且还存在火箭残骸落区问题（我国的航天发射场多在内陆）。

f.没有低成本适合商业航天发射的火箭。

要想成为航天大国，以上不足是必须要克服的。所以，必然要淘汰并替代长征2、3、4全系列或至少大部分才行。近年来，我国又研制了四种新型火箭—长征5、6、7、11。它们有个共同点，即采用先进的液氧液氢、液氧煤油或固体燃料等，这样问题d就不存在了。具体而言，它们的定位分别是：

1.长征5号是我国现役最强火箭，近地轨道运力达到25吨，可以完美解决a问题，也可以大幅改善c问题，至少可把6～8吨的大型载荷送往火星。长征5号堪称“大国重器”。

2.长征7号系列则是未来绝对主力火箭，考虑各种改型潜力，可基本解决a、b、c、d各项需求，称之“国之栋梁”并不为过。

3.長征6号和11号属小型近地轨道专用火箭，价格便宜，适合商业发射。前者是液体燃料（未来升级版长征6号甲可改固体/液体结合燃料），后者是纯固体燃料，两者互相补充，部分解决f问题（仅限小型载荷）。

4.海南文昌航天发射场投入使用，很好地解决了e问题，也就是残骸落区问题。

如果再加上研发中的新型载人火箭和规划中的长征9号火箭（近地轨道运力达60～150吨级），表面上看，中国火箭家族已经完整了，但仔细考量，还有几个问题依然存在：

1.长征5号和7号实在太贵了，不适合商业发射以及多次规模发射，除非把它们的发射能力利用到极致，否则就太浪费了。

2.长征11号无论怎么改，都很难在短期扛起重任。长征6号未来的改型（甲）能填补一定空白，但不能完全解决太阳同步轨道和极地轨道4吨以上的发射问题。

3.模块化、适应多任务需求的多功能火箭不足。假如现有4、5吨级别的极地/太阳同步轨道任务需要发射，就会发现用哪个火箭都不合适：用长5、长7，可谓“杀鸡用牛刀”；长2、长4、长11又发射不了或即便能发射也压力极大；长3则是西昌航天发射场的“钉子户”，限于设施配置不能到处跑，而且它的定位是高轨深空，改起来不易，也不便宜。2020年12月，长3的最新改型进行了首次太阳同步轨道发射，但这并不是它的主要定位。

长征8号能干啥

长征火箭家族的新成员—长征8号的横空出世，就是专门用来以极高的性价比集中解决上述问题的。该系列火箭基本定位是弥补传统长征三大系列在发射极地/太阳同步轨道方面的不足，且肩负着一个重要使命：低成本并最终实现火箭回收复用。

太阳同步轨道和极地轨道是极其重要的轨道资源，由于能基本实现全球覆盖，所以是各种气象、遥感、侦察、科学以及资源勘探等卫星的必备选项。长征8号的出现就是为了完成长2、长4、长11做不到，而用长5、长7又浪费的中型载荷的近地轨道、极地轨道、太阳同步轨道发射任务。具体说来就是8吨以内低轨、不低于4.5吨的极地/太阳同步轨道任务。同时，长征8号还有能力发射小型2、3吨级别的高轨任务，给长3系列做补充。由此可见，长征8号可称为运载火箭中的“万金油”！

长征8号运用模块化设计理念，把长征3号、长征7号运载火箭的相关技术和发动机灵活组合，实现低成本可组装；长征8号完全采用清洁推进剂（液氧煤油、液氧液氢燃料）；长征8号最大的亮点是，它将会是长征家族中首个突破火箭一级回收技术的火箭。

美国太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰系列火箭，凭借可复用、规模化量产、成本低廉的“杀手锏”，在国际商业航天发射市场上引发洗牌般的“鲶鱼效应”。美国传统的联合发射同盟不断有火箭被迫退役，著名的德尔塔火箭家族只剩下德尔塔—4重型火箭，而且目前其形势也岌岌可危。研发可复用火箭，目前已成为航天界的共识。

不过，火箭回收不是一朝一夕能够成功的，SpaceX也是在无数爆炸中才换来了成功。2020年末首飞的长征8号虽然是不可回收版本火箭，但该型号火箭将作为我国火箭回收技术的试验田，技术成熟后会不断应用在新型火箭上。总体上，终极版长征8号会是无毒无污染、低成本、高可靠性、可回收的中型运载火箭，主要面向具有国际竞争力的商业卫星发射任务。