關於長征五號入軌不正確的言論是否準確？

11-29

知乎首問。在查看長五相關信息的時候發現了這樣一條微博。鏈接鉄腕AstroBoy的微博。煩請專業人士解答一下其中的論述是否準確？長五的入軌是否出現了一定偏移？
微博截圖：

準確，但不夠準確。

準確的是結論，即長五二級將上面級+衛星的組合體送入的軌道與設計值有一些偏差（但是，這裡的設計值並非常規的GTO軌道）。這個可以推斷出來，見下文。
不準確的是他論證的方式和另外一個結論（「運力不足12噸」）。「長五二級留在一個比GTO低的軌道上」說明不了它「沒有能力」達到GTO軌道，我想這個很好理解。

以下為展開內容。
首先從長五這次的任務設計說起，本來計劃的就是二級最後將上面級+衛星的組合體送入低於GTO的軌道，分離後由YZ-2上面級進行一次短點火，將自身和衛星送入GTO軌道。可以參見下面的圖片，來自於參觀發射的網友翻拍的官方發布的小冊子。從中可以看到，YZ-2上面級的第一次點火時間約為47.3秒，其兩台YF-50D發動機的比沖為315秒，推力13kN，需消耗燃料195.2kg，以組合體總質量12噸計算，得到速度增量51.66m/s。

然而根據測控結果，見下面的新聞截圖（[陝西新聞聯播]西安衛星測控中心：「神經中樞」精測妙控助力長征五號首飛），YZ-2上面級第一次點火工作了119.6秒，比預定值多了72.3秒，賦予的速度增量為132.31m/s，幾乎要是設計值的三倍了，根本不是正常的標準值附近的小偏差。為什麼要多這麼多？我想答案只有一個，長五的二級沒有完成既定目標，把組合體打到了一個略低於設計值的軌道上，差距多少就不去算了，粗略估計遠地點差兩三千公里是有的。好在YZ-2能力足夠大，能夠及時修正這個偏差。

有必要討論的是，長五二級工作完後，組合體速度與設計值差約130m/s，算不算在偏差範圍內？當然算，長三甲系列打GTO軌道，除了印尼那顆星，遠地點什麼時候偏到過兩三千公里的水平？對於我一個業餘愛好者來說，我覺得結果還是比較圓滿的，過程曲折點沒啥，當故事看了。但研發人員標準顯然不能這麼鬆散，是要認真反思（甚至歸零）的。長五作為設計運載能力世界第二的現役火箭，能夠發揮其最大效能，要靠前幾次的飛行來充分暴露問題。需要指出的是，雖然火箭點火起飛時的觀感驚天動地攝人心魄，但需認識到航天發射的風險貫穿在飛行的全過程（當然還有點火前的那些「幺蛾子」），特別是助推級以上的各級火箭，工作時間長，對制導要求高。中國航天的發射失敗，自1996年2.14長三乙一級失控撞山的慘烈事故之後，全部是因為二、三級故障所引起。

謝謝邀請

既然有大神做這麼詳細的分析，作為臭吊絲一隻，我也來膨脹一下給中國航天站出來背個書

有必要先為大家普及一下背景知識：

1.1 本次航天發射的有效載荷

實踐17號科學應用衛星，主要用來驗證純電推進、地球同步軌道衛星在軌服務、通訊等高大上功能，都是中國衛星工程技術重大突破。跑個題先，看到實踐就想起老祖宗很早就教育我們一個道理，

而又有偉人告訴我們了

所以實踐系列衛星一直都是中國秘而不宣的衛星系列，你懂得。

還有一個很重要的不同，本次火箭只有一級和二級，上面級帶了一個遠征二號，有雙發動機擁有多次點火能力，所以可以執行複雜入軌程序，也可以做多個大型衛星的多次入軌，非常高大上，比常規火箭第三級水平不知道高到哪裡去了。

所以這次火箭發射，無論是從測試新型火箭、測試新型上面級、測試嶄新的發射場（重型任務）、測試新型衛星，都有著極其重要的意義。如果把遠征二號和實踐17都算作有效載荷的話，他們的總重大約在12噸，也有說14噸級別的（沒有官方數據），剛好是長征五號的極限GTO（地球同步轉移軌道，馬上介紹）。

1.2 本次涉及到的軌道類型

目前地球附近航天發射最主流的軌道是兩種（其他的就不介紹了）。

近地軌道LEO(Low Earth Orbit)：軌道高度2000千米以內，人類絕大部分航天器(~80%)都在這個軌道上，空間站、載人航天、太空梭、對地觀測、科學衛星啥的都在。
地球靜止軌道GEO(Geostationary Earth Orbit)：顧名思義，衛星在這個高度上相對地球靜止的（圍繞地球軌道周期和地球自轉周期一致，從地球上看永遠在那裡固定著），軌道高度35786千米。這個軌道停留大量的通訊衛星。

火箭能從地球將衛星發射出去，但大家都明白，軌道越高能發的有效載荷重量就越低。比如長征五號，LEO近地軌道（200*400）能發25噸，但一次性送到GEO地球靜止軌道就降到只有5.1噸，目前主流的航天發射火箭都是這個狀態。從LEO到GEO軌道，一般通過一種叫做地球同步轉移軌道GTO（GTO,Geostationary Transfer Orbit），大致就是兩條軌道的外切(LEO)和內切(GEO)，採用霍曼轉移方式。火箭送入GTO之後，衛星再做遠地點加速變向最後停在軌道上，也就是說最後的停在GEO的動力需要衛星自己提供。一般這個過程會很緩慢，花上很多天和數噸燃料，所以會經常看到重達N噸的通訊衛星，其實主要是燃料。

好，那開始講本次長征五號發射實踐十七號的故事

長征五號發射完之後，上面級和實踐十七有效載荷的軌道如圖所示（截圖於11月5日早上，發射後30小時以內）

其中裡面有一圈藍色的，就是該微博所提到的長征二號火箭最後送入的軌道，這個軌道並不是咱們認為的GTO軌道（應該與外面這個綠色的軌道相切才對，這個的軌道是29105*195km，19.42°）。我本來還有11月4日一早的軌道截圖，但在辦公室的電腦上沒法弄出來，大家可以腦補一下：大概相當於外面的綠色軌道（實踐17）和裡面的軌道都是橢圓（那個時候實踐17還沒有變軌到圓形）且相切，但綠色的軌道已經是GTO了。（已到辦公室上班，補充如下圖所示：藍色為火箭，綠色為遠征上面級和衛星，綠色已經變為GTO）

看藍色軌道，這也就是說為什麼他得出結論長征5號並沒有能力把12噸的載荷直接推入GTO軌道。

但大家有沒有發現神奇的一點，為什麼在發射後30小時左右，外面這個軌道已經變圓了？事實上一般的衛星自主GTO轉到GEO，需要數日甚至數周連續在遠地點加速調整飛行方向，才能完成，不信咱們來看一下另外一次發射，早於長征5號發射（3 November 20:42）的鍵盤俠們傳說中的日本牛逼的上天的HIIA火箭發射（實在是巧合啊，發射時間2 November 14:20，剛好比長五早了30個小時），它也執行了一個GEO發射任務，發射日本的Himawari 9通訊衛星(凈重3.5噸，乾重1.3噸，大家可以看出從GTO到GEO要消耗多大比例的能量！)。我先放出它目前的軌道（2016年11月6日16:03），

兩條軌道都是幾乎重合的GTO，略微有所不同，兩個紅點（航天器和火箭）相隔的距離較遠，意味著已經經過了很多軌道周期了（已經發射了近100個小時）。所以這個火箭的確一次性把衛星送入了GTO（先不管這個運力大小-3.5噸跟長征五-"准12噸"的問題了），然後目前這個衛星在持續努力的變軌，消耗自身的燃料。

那麼為什麼我們的有效載荷這麼低就放出去了？不直接送入GTO？難道真的是運力不足？

我覺得最大的點出在咱們此次發射要重點測試的另外一個東西上：

神秘的遠征二號！

這是他首次上天，雙發多次點火長期工作，比起一般火箭發動機幾分鐘的工作時間，遠征的工作時間可以高達7個小時（遠征1的公開數據），且多次複雜點火均可實現，遠遠超過了以前火箭第三級的工作能力。

所以這次長征五號發射，之所以並沒有直接送入GTO軌道，除了事前出了一定問題（火箭器件溫度及液氧傳輸口）導致延遲對火箭性能造成一定可能而降低對長五要求外（但我覺得可能性極小，臨時改變火箭發射軌跡和策略沒那麼容易），最大的可能就是充分檢驗遠征二號的各項能力。

1. 把遠征二號當火箭第三級用，用它把二者連接的有效載荷（12噸）推入GTO軌道

2. 把遠征二號當擺渡車用，在實踐十七號進入GTO後，把它推到GEO軌道。這個的意義非凡，這會大大降低實踐十七號的燃料需求（不需要自己變軌），提升有效載荷，尤其是衛星可以做的更加緊緻精密。此外，官方明確說了實踐十七號能做衛星電推進，也不應該攜帶大量燃料變軌，而衛星電推進能量超級小（重在能連續長期消耗極低「燃料」工作），不可能只憑自己能力快速從GTO變成GEO。

但咱們的在30個小時內就基本轉換完畢了，日本的100個小時後還是個大橢圓並且為時尚早。所以火箭發射後，遠征二號當第三級用，到了GTO後，又當擺渡車用，使得這次實踐十七號能快速準確進入GEO軌道。

這個過程能順利轉換，意味著遠征二號未來有足夠能力在各個軌道上釋放衛星。

果不其然，今天早上睡醒後我又看了下實踐十七號的軌道，遠征二號（綠色軌道）和衛星（緊挨著綠色的藍色軌道）已經分開了，我極其大概算了一下，二者大概目前相差10度左右，按照速度差距，考慮到實踐十七號在持續電推進，有可能是10-20個小時之前二者分開的（本人睡覺中，不好意思不可能實時監測啊。）但這個圖充分驗證了我的推論，證明遠征二號確實成功執行了我說的兩個任務！

所以本次長征五號是次很高大上也很成功的測試，至少要有一堆人拿獎的，

除了長五設計團隊和現場神助攻一般的指揮團隊（在出了問題後及時作出正確決定，背後是對火箭紮實能力的信任），遠征二號也是必須要拿獎的啊！目前實踐十七號還稍稍偏離GEO軌道（38814*35906,0°），估計也是在測試電推進的性能，逐漸推入軌道，成功後也得有獎。

這一個流程走下來，所有的指標比起日本那一顆衛星與火箭，水平簡直不知道高到哪裡去了啊！

所以不是長征五號運力不足的問題，而是要測試的目標問題，主要是指遠征二號的極限能力測試，事實證明一切都是非常成功的。

對比同類火箭，目前雄踞世界重型火箭發射市場的阿利亞納五火箭首次發射炸的連渣渣都不剩，而長五簡直就是傳奇啊，先不說這是中國首枚重型，之前沒有任何積累，發射前出了這麼多問題，後面又大膽幹了這麼多事情，連遠征二號都這麼成功，下面就看實踐十七號了，這一切簡直是傳奇啊！大家不要總想著搞個大新聞，恨不得說這次長征五號發射造假，在水裡面拍攝的才行（推薦大家看台胞各種黑中國航天的「科普(娛樂)節目"）。

你們看到這兒，

必須得給天朝的年輕航天人手動點個贊啊！！！
你們不僅年輕，還心高氣傲啊！
一次只干成一個大事已經無法滿足你們猖狂的慾望了！

真得實實在在點個贊！

但可悲的真心是遠征二號，在這麼一個「遠征」的旅途中干成了那麼多事，目前已被廢棄在那麼高的軌道上，恐怕在全人類毀滅前（地球靜止軌道上幾乎是永遠的太空垃圾了，數百萬年都不會回歸）都無法回到地球了，好可憐！

具體可以看一下微博用戶大腳丫的湯婆婆:http://weibo.com/u/3613317253
感覺是內部人士吧。
他的說法是，本身長五就沒打算把載荷運到標準的GTO上去，而是一個遠地點低一些的軌道。為的是讓遠征2在近地點加一段速度，考驗遠征2的二次啟動能力。實際上長五基本上完成了任務，但是入軌差了一點，應該是精度不太夠。這次是首飛，沒有搭載極限的載荷，也沒裝滿燃料。飛行的程序，大體上肯定是設計好的，遠征2本來就要在近地點啟動。不可能因為速度不夠，所以多啟動一次的(這個太困難了)。

要說，題主提到的那個人的微博軌道也沒算錯。而且確實是出了點幺蛾子，雖然總體上是成功了。周末吃飯一院的同學說，周末吃頓好的，周一回去歸零。

具體到底打了多重東西上去，也沒個明確的說法。看論壇上也是一個內部人士，說除了遠征和實踐，還有點其他的東西，好像也不輕。

是出現了問題，由上面級遠征二號進行修正，衛星順利入軌；
由於遠征二號+實踐十七總重接近14噸，長五二級雖然加長燃燒時間22s左右，但是仍然沒有將衛星送入指定分離點，其實準確來說火箭時序也沒有要求將衛星送入指定分離點，畢竟遠征二號的多次大載荷點火實驗也就一次機會，因此剩下的路由遠征二號兩次點火完成的！
準確來說，長五甲是實驗箭，留有充足的餘量，以後再運載能力和運載精度上還是會有很大的提升空間的，這次衛星沒有正確入軌，其實就是穩妥解決後的多方面妥協，減小了火箭人的壓力，給了上面級測試的機會！

建議去百度一下什麼叫圓滿成功，以及現場人員的表情，這麼多人都影帝么。

更新，評論區有人提出是燃料混合比例的問題
上邊說了這麼多，其實就三句話，
1，本身就沒打算一炮入軌，剩下的要由遠征二號打
2，實際發射中，離上面這個要求還是差了一點，可能是新發動機理論值和實際值出了偏差。
3，最後由遠征二號彌補了偏差，並且順利入軌。

他說的沒錯，他說的都對，他比電視里那幫航天人懂

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這個回答略帶嘲諷，這樣不好，這很不知乎。
主要的質疑其實根源就在於發射時的一些小插曲，再加上陰謀人士的腦補。說點高大上的我等聽不懂的詞兒加點英文加點天書花符一樣的軌道圖（林俊傑唱：圈圈圓圓圈圈）。讓我等不明覺厲。
其實有啥用呢？並沒有什麼卵用。因為我們要看結果。結果只要成功，其實過程中出現問題處理問題，恰好是對我們航天技術的驗證以及為航天人積累寶貴的經驗的一次機遇。
高精尖的領域我答不了，但是發現問題，處理問題，避免問題，取得成功。這是沒有問題的吧

非想說發射中心在橫店在游泳館這類人（某彎彎台），你開心就好→_→

幾個已知點：
1、發射前公布的遠征-2，第一次點火是在1863秒，實際是在1901秒，晚了38秒
2、發射前公布的遠征-2，第一次點火結束是在1910秒，實際是在2020秒，晚了110秒。
3、實踐17號確實到了同步軌道

現在問題就是
CZ-5這次的YZ-2晚點火、延長點火是什麼原因：
1、為了保密，這個沒什麼奇怪的，因為發射到同步衛星軌道是要提前申請的，但是如果衛星上有軍用荷載，肯定不希望別人知道自己的參數，寫個能搪塞的假數據。隱瞞真實意圖。到時候用故障後臨時預案搪塞一下。這種事又不是沒發生過。
2、突發故障，只是可控範圍內的意外，火箭能達到設計要求。
3、設計本身有問題，火箭性不能達到設計要求。
4、就是正常的末端修正

目前沒有明顯證據表明那個是真的。

然後問題是：延長的工作時間，是否對衛星軌道壽命造成影響。
1、如果最後入軌沒問題，因為這次已經非常接近CZ-5的最大重量了，如果最終入軌參數沒問題，也沒動用衛星本身的預留機動能力，那就還在系統設計誤差範圍內。（不然發射步驟里設計個末端修正做什麼）
2、如果犧牲了衛星壽命，說明芯二級推力不足已經影響到運載能力了。

火箭不可能只存入剛剛夠完成任務的燃料，肯定會留出一定的餘量防止發動機推力略有不足或者提前熄火之類的事，

提前熄火推力不足導致衛星入軌出現問題這事太常見了，14年8月，歐洲阿麗亞娜發射伽利略衛星，上面級推力異常，兩顆衛星只能放棄一顆，入軌一顆，12年10月獵鷹9號因為二級一台發動機提前熄火衛星未能入軌。09年，中國長三乙三級二次點火後推力不足，最終用了一個複雜的軌道機動入軌。08年俄羅斯質子-M上面級發動機二次點火後提前熄火，衛星沒能到同步軌道。

以下是答主的推測：
結合我國航天一貫的出事就音信全無表現來看，
這次應該是（突發故障/設計本身有問題）+衛星最終未受影響的可能性更大一點。

上面級也是載荷，不屬於火箭。，火箭發射的任務指標要求就是要把上面級和衛星組合體送入額定的軌道，可以有一定的誤差範圍。只要超出了這個誤差範圍，那就是火箭本身沒有完成任務。至於人家載荷自己調整軌道，那是人家載荷的功勞，實戰情況下是要以損失衛星壽命做代價的。

這次應該是火箭本身飛得不好，與組合體分離的時候遠地點未免太低了。最後要靠上面級乃至衛星的燃料把衛星送入了軌道。幸虧這次的載荷是個試驗品，無所謂壽命什麼的。

如果入軌不正確就不會歡呼勝利了。
我雖然不是搞火箭的，但是航天系統相關流程還是知道的。

首先，由於若干問題，長五的發射時間已經超出理想窗口，因此實際上面級入軌跟計劃入軌有誤差是正常的。
長五發射前終止發射口令都已經出來了，直播中可以清晰聽到，我推測是衛星系統認為遠征2號上面級在長五無法準確發射的情況下仍然有能力完成任務才繼續的。

同步軌道，不是你把一個衛星打到那麼高的軌道上就行了的，衛星是需要精確定位的，因此，超出發射窗口之後，長五無法直接把遠地點提高到同步軌道不能確認是軌道定位要求還是本次火箭運力問題。

最後，這還是長五第一次發射，沒有達到最大運力也是很正常的，這位博主指出的並沒有什麼問題，這次發射長五的GTO能力也確實很有可能沒到12t。（遠征加實踐的質量還沒有公布，也不太可能公布）

具體的同步軌道發射分析留個坑，過幾天來寫。

你們去玩一次Kerbal Space Program什麼都明白了。。。
的確助推器混合比跟理論有偏差，導致了分離的時候每個助推都有2頓的液氧沒用掉。
當然上面的就不知道了，因為是另一種組合嘛，但有人說分離後看二級鈍化的時候拋出了一大堆燃料，而且我看起來也是比以前老火箭拋出的燃料多多了。這次燃料應該是滿載的，不過就是程序沒有這麼設計，而且如果真的少工作的話，也不會說「圓滿成功」的，說是圓滿成功就說明火箭跟預想的結果一樣，美國的D4H首飛的時候上面級出了問題，就叫了「部分成功」，還有一次我們幫印尼發射衛星，第三季提前關機了，所以最後是用衛星燃料頂上去的，直接折壽10年有餘，那一次也叫做「部分成功」。

火箭進入預定軌道的過程，叫做安軌，然而這次因為天氣預報有雨，大氣層中塵埃和水氣干擾了火箭的軌道，也就是出現埃霂安軌，使火箭的軌道出現了偏差。

好多人分不清火箭和上面級的歸屬啊。打個比方就是你家離工作地點有100公里，你回家打算是坐車95公里然後步行5公里，現在是公交車在60公里的地方把你扔下路了，然後你跑了40公里。然後有人發通告公交車成功把你送到了目的地。你會想打人的吧

沒有乾貨。
工程都是有誤差範圍的，假設這次發射的目標是x±y，那就有兩種可能。
1，雖然這次發射沒有達到x，但誤差小於y，那這次發射就是100%的成功。
2，誤差大於y，這次發射是一次成功的發射，還有些問題需要解決。
以上，大家都知道的廢話，具體什麼情況，不知道。

「根據西安衛星測控中心計算，長征五號運載火箭飛行正常，將上面級和衛星組合體準確送入預定軌道，各系統工作正常。現在我宣布：長征五號運載火箭首次飛行任務獲得圓滿成功！」

我們拋開一切，簡單回顧整個發射過程吧，首先點火，長征5號把遠征2號+實驗17號送到同步轉移軌道，沒問題啊！長征5號成功把12噸的遠征2號+實驗17號送到了目標軌道，完成了設計目標。然後由遠征2號在軌道上進行兩次點火加速，運行至同步軌道，沒問題啊。遠征2號成功把實驗17號送到了同步軌道上，也完成了設計目標啊，沒問題啊。