長征五號系列火箭

長征五號系列運載火箭是中國航天科技集團公司研製的新一代五米直徑低溫液體捆綁式大型運載火箭系列。其到達近地軌道最大有效載荷能力為25噸（CZ-5B），而到達同步轉移軌道的最大有效載荷能力為14.5噸（CZ-5）。

長征五號系列為中國第一個從總體到分系統均採用最新技術的大型液體運載火箭系列，是中國目前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95%以上。目前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。

## 歷史

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### 長五問世

長征五號所使用的關鍵技術早於1986年在863計劃支持下開展前期論證和攻關，2001年2月，長征五號項目初現端倪。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。2002年，為了解決「老長征」火箭的一系列歷史遺留問題，首次提出新一代運載火箭「模塊化研製、積木式發展」的理念，並且據此確定「一個系列、兩種發動機、三個模塊」的發展思路以及「通用化、系列化、組合化」的設計思想。

2006年10月，在20年的可行性研究之後，中國政府批准了由國防科工委和財政部聯合立項的長征五號火箭工程，並預計2014年首飛。不過公開消息則要到2007年中國東北展會期間才由開發商披露。

長征五號由2008年11月成立的天津航太長征火箭製造有限公司生產，製造基地設於沿海城市天津濱海新區開發區西區夏青路199號的中國運載火箭技術研究院天津產業園。2009年時，長征五號曾考慮開發載人型號。2012年3月「兩會」期間，中國航天科技集團透露長征五號研製進展順利，關鍵技術攻關總體上取得重大進展，已進入初樣研製攻堅階段，有望在當年12月轉入試樣研製階段，計劃於2014年首飛。同年11月，長征五號已進入大型地面驗證最後階段，預計2014年年底左右實現「長征五號」首飛。2015年9月至2016年2月，長征五號合練箭在海南文昌發射場完成合練。

### 長五B：空間站任務

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不同於先前的天宮系列飛船，空間站組件更重，原先採用偏二甲肼/四氧化二氮的長征二號系列火箭無法滿足運力需求，長征五號系列火箭的狀態直接關係到空間站可否進行建設，2017年的長五遙二失利就使得原定於2018年開始的空間站建設任務被推遲接近3年之久。

與新一代載人飛船實驗船任務相似，空間站的建設完全依賴專為近地軌道任務設計的新款長五，即「長征五號B型」，該型號相較於用於高軌任務的標準型長征五號，該版本的運載火箭去掉了第二級火箭，原級間段（包括引擎與液氧貯箱部分）、二級液氫貯箱所占用的空間均被整流罩內的有效載荷空間所取代。

該任務的第一個組件，即天和核心艙於2021年2月春節期間抵達文昌，相應的運載火箭也於同月22日抵達發射場，在進行相應的組裝、測試等必要的準備工作後於4月29日上午11時23分成功發射入軌。空間站的首個乘組於2021年6月17日搭乘神舟十二號飛船升空並對接進入空間站。天宮空間站的其餘組件也將於2022~2023年期間陸續利用長五B發射升空。

### 長五B發射衛星網際網路衛星

2024年和2025年，長征五號B遙五、遙六和遙七發射了三次衛星網際網路系列衛星。這些發射搭配了遠征二號上面級，因此一子級不再入軌，提高了落區安全性。

## 設計

由長征五號系列設計思路衍生的新一代運載火箭系列（$\phi\,\!$：直徑）

4*助推器$\phi\,\!$3.35米一級$\phi\,\!$5米二級$\phi\,\!$5米 4*助推器$\phi\,\!$3.35米一級$\phi\,\!$5米 0、2*助推器$\phi\,\!$5米一級$\phi\,\!$5米二級$\phi\,\!$5米三級$\phi\,\!$5米一級$\phi\,\!$3.35米二級$\phi\,\!$2.25米三級$\phi\,\!$2.25米 0、2、4*助推器$\phi\,\!$2米一級$\phi\,\!$3.35米二級$\phi\,\!$3.35米 4*助推器$\phi\,\!$2.25米一級$\phi\,\!$3.35米二級$\phi\,\!$3.35米 4*助推器$\phi\,\!$2.25米一級$\phi\,\!$3.35米二級$\phi\,\!$3.35米三級$\phi\,\!$3米 0、2*助推器$\phi\,\!$2.25米一級$\phi\,\!$3.35米二級$\phi\,\!$3.35或3米$\phi\,\!$3米模塊源自長三甲三級 $\phi\,\!$5米、3.35米 $\phi\,\!$3.35米、2.25米 $\phi\,\!$3.35米、2.25米

$\phi\,\!$5米模塊$\phi\,\!$3.35米模塊$\phi\,\!$2.25米模塊

### 系列總體方案

以長征五號系列火箭為代表的新一代運載火箭系列採用「模塊化研製、積木式發展」的理念，並且據此確定「一個系列、兩種發動機、三個模塊」的發展思路以及「通用化、系列化、組合化」的設計思想。「一個系列」為「新一代運載火箭系列（規劃階段統一稱為長征五號系列運載火箭）」；新研製「兩種發動機」為50tf級推力的YF-77液氫液氧液體推進劑發動機，120tf級推力的YF-100液氧煤油推進劑發動機；「三個模塊」為5米直徑模塊（安裝2台YF-77），3.35米直徑模塊（安裝2台YF-100），2.25米直徑模塊（安裝1台YF-100）。以上為一級和助推器配置，二級搭配的發動機為9tf級推力的YF-75D液氫液氧推進劑發動機，或以YF-100為基礎研製的YF-115液氧煤油推進劑發動機；可選擇5米直徑模塊（安裝2台YF-75D）、3.35米直徑模塊（安裝4台YF-115）或2.25米直徑模塊（安裝1台YF-115）。

模塊化設計的好處是可以根據需要把不同模塊組裝成不同推力的火箭，以執行不同的任務。例如系列中現役運載能力最強的型號長征五號，一級和二級均為5米直徑模塊，另配有4個3.35米直徑模塊作為助推器。長征五號系列最終只選擇了運載能力最強的構型，以避免與其他型號火箭運力重疊。新一代運載火箭系列中其他中、低運力模塊組合方案後來被移出長征五號系列，單獨命名形成各自系列。其他系列所選用發動機類型或數量可能存在差異，模塊尺寸則相同。

### 長征五號具體設計

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長征五號系列火箭現任總設計師是李東，首任總設計師（2001年1月－2006年1月）是徐盛華。中國運載火箭技術研究院及上海航太技術研究院分別承擔芯級及助推器的研製任務。

長征五號整流罩直徑5.2公尺，長12.3米，長征五號B型長度更達20.5公尺，可搭載三種專門為其設計的火箭發動機，完全採用無毒無污染的液氫或煤油和液氧推進劑，分別為推力為120噸的YF-100液氧煤油高壓補燃循環發動機、推力為50噸的YF-77燃氣循環氫氧發動機和推力為9噸的YF-75D膨脹循環氫氧發動機。

其120噸級液氧發動機設計難度大，必須獨力開發上百項新技術或新材料，中國航天推進技術研究院製造初始四台樣機在高台測試時，兩台啟動爆炸，兩台燃油系統燒毀，第五台樣機才成功，液態燃料槽在2012年6月30日靜力測試時也發現焊接口裂縫，薄壁大直徑燃料槽是國際高端機密技術，焊接工藝和結構設計全靠自力摸索，最終研製成功。

120噸級的YF-100液氧煤油發動機於2012年7月29日測試成功。但此前研發遭遇一些困難，進度數次推遲。長征五號火箭已於2015年3月23日完成芯一級動力系統第二次試車；2016年1月起，長征五號在文昌航太發射中心進行合練，共計140天。長征五號歷時十年研製，於2016年11月3日完成首飛。

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自2023年的遙六箭開始，長征五號開始使用18.5米長整流罩。

### 未來展望

2021年的一篇論文討論了以下改進措施：

長征五號系列火箭搭配遠征系列上面級或固體上面級執行地球同步軌道直送、中高軌圓軌道等多種地球高軌道發射任務，以及逃逸能量C3超過20k㎡/s2的深空探測任務。

標準型長征五號可以執行太陽同步軌道（SSO）任務；長征五號B可以與遠征系列上面級配合執行1000km圓軌道、SSO發射任務。

標準型火箭採用的12m長整流罩長度較小，使用空間不滿足大質量載荷的包絡使用需求，後續可以改用19m長整流罩，一次性發射兩顆基於東方紅四號衛星平台（DFH-4）的衛星，或一顆東方紅五號（DFH-5）平台外加一個東方紅三號平台（DFH-3）的載荷來實現一箭多星。

該系列型號的發射場準備流程也有大量優化的潛力，如：優化發射場測試項目、產品運輸流程、採用異種推進劑並行加注來優化推進劑加注流程，芯一級YF-77發動機整機隨箭體運輸，以減少總裝工序。這些優化如果都能得到採用，發射任務的準備周期至少可以減少15天。

## 構型

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### 長征五號運載火箭

長征五號運載火箭為二級半構型，芯級直徑5米，捆綁4個3.35米直徑斜頭錐助推器，是系列中性能最高的型號。全箭總長56.97米，起飛質量854.5噸，起飛推力約1062噸，主要承擔地球同步轉移軌道任務，運載能力14噸，較中國原有運載火箭提升2.5倍，其整流罩長度達12.3公尺。

### 長征五號B運載火箭

長征五號B運載火箭為此系列的近地軌道版本，取消第二級，為一級半構型，是中國首款一級直接入軌火箭，全箭總長53.7米，起飛重量837.5噸，近地軌道運載能力達25噸，主要承擔中國空間站艙段發射任務等近地軌道任務。長征五號乙運載火箭整流罩長度為20.5公尺。該火箭一級燃盡後在不受控狀態下逐漸落回大氣層焚毀。

## 火箭規格

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版本｜CZ-5-504現役CZ-5/CZ-5B｜CZ-5-200｜CZ-5-320｜CZ-5-522｜CZ-5-540

助推器｜4xCZ-5-300, YF-100｜--｜2xCZ-5-200, YF-100｜2xCZ-5-200 2xCZ-5-300, YF-100｜4xCZ-5-200, YF-100

第一級｜CZ-5-500, 2xYF-77｜CZ-5-200, YF-100｜CZ-5-300, YF-100｜CZ-5-500, 2xYF-77｜CZ-5-500, 2xYF-77

第二級(不用於近地軌道)｜CZ-5-HO, 2xYF-75D｜CZ-YF-73, YF-73｜CZ-5-KO,｜CZ-5-HO, 2xYF-75D｜CZ-5-HO, 2xYF-75D

第三級 (不用於近地軌道)｜--｜--｜CZ-5-HO, YF-75D｜--｜--

推力 (海平面)｜10.63 MN（百萬牛頓）｜1.34 MN｜7.2 MN｜8.24 MN｜5.84 MN

發射重量｜851.8t｜82 t｜420 t｜630 t｜470 t

最大高度｜56.97 m ｜33 m｜55 m｜58 m｜53 m

載荷（近地軌道）｜25 t ｜1.5 t｜10 t｜20 t｜10 t

載荷（地球同步轉移軌道）｜14 t ｜--｜6 t｜11 t｜6 t

## 發射場設施

文昌航太發射場建有1個長征五號系列火箭的發射工位（1號工位），2個發射平台與2個垂直總裝廠房。火箭採用「新三垂」模式進行發射前的準備活動。

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- 垂直總裝廠房中的長征五號

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- 長征五號從垂直總裝廠房推出

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- 正在垂直轉運的長征五號

## 評價

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長征五號的問世，帶來的不僅僅是運力的提升，中國多個重大航太計劃能否正常開展都取決於長征五號系列火箭是否可用。

在長征五號開發的時期，中國下一階段的中國探月工程、行星探測工程和載人航天工程，都亟需運力超越當時服役的長征系列的運載火箭。例如，旨在實現月球表面著陸並返回地球這一目標的嫦娥五號重達8噸，除了長征五號，沒有其他在役中國火箭能將其送入地月轉移軌道。

嫦娥五號原定於2017年底發射，但由於2017年7月長征五號遙二的發射失敗，嫦娥五號任務被迫暫時擱置直至2019年底長征五號遙三發射成功，於2020年底最終完成發射並成功將月球樣品採集後返回地球。

中國行星探測工程的首個任務，重達5噸的火星探測器天問一號也同樣必須由長征五號發射並送入地火轉移軌道。在2019年底長征五號遙三復飛成功後，天問一號及時趕上了2020年7月的地火轉移窗口期並完成發射，為中國行星探測帶來了歷史性突破。

遠期的日球層頂、外行星、柯伊伯帶探測任務同樣需要長征五號火箭來將載荷送入軌道

對於中國載人航天工程「第三步」的空間站建設階段來說，重達20噸的空間站艙段只能由長征五號B型運載火箭送入近地軌道。長征五號B於2020年5月5日完成首飛，並於2021年成功將天宮空間站的首個艙段天和核心艙送入軌道，隨後在2022年成功發射了問天實驗艙和夢天實驗艙，完成了中國首個長期空間站三艙組合體的建設。

由於具備當時中國航天最大的低軌道運力，長征五號B在2024至2025年間三次被用作發射衛星網際網路低軌衛星的載具，共將30顆衛星送入軌道。

除此之外，旨在取代神舟系列的中國夢舟飛船、巡天太空望遠鏡以及未來的中國載人登月同樣需要更大噸位的火箭，長征五號的研製成功對此類型運載火箭的發展起到了重大推動作用。

## 殘骸處理

不同於老長征系列火箭（CZ-2、3、4），長征五號火箭從海南文昌發射場而非西昌、酒泉的內陸發射場起飛，發射階段，火箭全程位於太平洋上空，幾乎不會飛躍陸地，發射前只需對發射場周圍3.3km內的民眾進行疏散處理，而非像內陸發射場任務一樣要對各個殘骸落區範圍內的居民一併進行較大規模的疏散。

長征五號標準型採用兩級半構型，起飛後，用盡的四台助推器會落入南海海域，整流罩則會落入呂宋海峽（遙三及更早的任務），也會視射向進行必要的延後拋離以規避菲律賓（如：天問一號、嫦娥五號任務），芯一級在完成分離後也會落入太平洋的開放水域中，芯二級則會在將載荷送入預定軌道之後根據ISO27875與ISO20893標準進行「鈍化處理」（排空剩餘推進劑、排空增壓氣體、電池放電等）。

### 長征五號B殘骸批評

由於長征五號B型在不使用上面級火箭時（遙一至遙四任務）是採用一級半入軌，助推器與整流罩的處理方式與標準型長五無異，體積與質量較大的芯一級會隨同有效載荷入軌，分離後的芯級會在軌道衰減的作用下在約兩周的時間內再入地球大氣，少數未燃盡的器件最終會落回地面。部分媒體與學者擔心這會對地面人員及設施造成損壞。

同樣，由於高層大氣的阻力作用以及太陽光照的影響，器件分離數日後，箭體會開始低速翻滾，這一現象經常被一些媒體誤解讀為火箭發射失敗。

2020年5月中旬，長征五號B遙一火箭的芯一級在大西洋上空再入，象牙海岸附近的居民聲稱有金屬物件掉落在地面，這些物件被認為來自於長征五號B型火箭。

美國國家航空航天局（NASA）局長吉姆·布里登斯廷批評中國長征五號B型的處置方式有悖於NASA正尋求的太空活動行為規範《阿爾忒彌斯協定》中的一系列原則。長征五號發射後，局長吉姆·布萊登斯汀在NASA委員會會議上，對火箭於西非沿海再入前不到一小時就飛越了美國的主要城市的不可控性質，提出了自己的擔憂和批評：「它飛過了人口中心，並重新進入了地球大氣層。這可能是非常危險的」。

當用於衛星網際網路低軌衛星的發射時，長征五號B配置了遠征二號上面級，在此構型下火箭的一級不會入軌，不產生非受控再入的問題。

## 發射記錄

### 已發射

飛行次序｜火箭型號｜火箭序號｜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｜備註

1｜五號｜遙一｜遠征二號遙一｜2016年11月3日20時43分13秒998毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜實踐十七號衛星｜地球靜止軌道｜成功｜發射過程中二級故障提前關機，但上面級透過延長燃燒時間成功把衛星送入預定軌道

2｜五號｜遙二｜無｜2017年7月2日19時23分23秒425毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜實踐十八號衛星｜地球同步轉移軌道｜失敗｜一級引擎液氧泵損毀導致一台引擎停車，最終因推力不足入軌失敗，墜毀於關島以東，馬里亞納海溝附近的海域

3｜五號｜遙三｜無｜2019年12月27日20時45分10秒526毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜實踐二十號衛星｜超地球同步轉移軌道｜成功｜遙三所搭載的實踐20號衛星為原遙二搭載的實踐18號補發

4｜五B｜遙一｜無｜2020年5月5日18時00分27秒092毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜新一代載人飛船試驗船柔性充氣式貨物返回艙試驗艙｜近地軌道｜成功｜火箭發射成功，其攜帶載荷之中的柔性充氣式貨物返回艙試驗艙在5月6日返回過程中出現異常 而另一載荷，新一代載人飛船試驗船自主提升到大橢圓軌道，其返回艙於5月8日13時49分在東風著陸場安全著陸

5｜五號｜遙四｜無｜2020年7月23日12時41分15秒167毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜天問一號｜地火轉移軌道｜成功｜此系列火箭首次應用性發射

6｜五號｜遙五｜無｜2020年11月24日04時30分21秒806毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜嫦娥五號｜地月轉移軌道｜成功｜為避免整流罩落入菲律賓境內，相應的拋離動作被延後至303秒

7｜五B｜遙二｜無｜2021年4月29日11時23分15秒613毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜天和核心艙｜近地軌道｜成功｜長征五號B火箭首次應用性發射

8｜五B｜遙三｜無｜2022年7月24日14時22分32秒057毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜問天實驗艙｜近地軌道｜成功｜發射重量23.2噸，刷新中國航天發射載荷重量紀錄

9｜五B｜遙四｜無｜2022年10月31日15時37分23秒191毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜夢天實驗艙｜近地軌道｜成功

10｜五號｜遙六｜無｜2023年12月15日21時41分｜文昌航太發射場一號工位｜遙感四十一號衛星｜地球同步轉移軌道｜成功｜長征五號基本型首次使用18.5米長整流罩，先前為12.267米長整流罩

11｜五號｜遙七｜無｜2024年2月23日19時30分｜文昌航太發射場一號工位｜通信技術試驗衛星十一號｜地球同步轉移軌道｜成功｜使用18.5米長整流罩

12｜五號｜遙八｜無｜2024年5月3日17時27分29秒132毫秒｜文昌航太發射場一號工位｜嫦娥六號｜地月轉移軌道｜成功

13｜五B｜遙六｜遠征二號遙二｜2024年12月16日18時00分｜文昌航太發射場一號工位｜衛星網際網路低軌01組衛星｜極地軌道｜成功

14｜五B｜遙七｜遠征二號遙三｜2025年4月29日4時10分｜文昌航太發射場一號工位｜衛星網際網路低軌03組衛星｜極地軌道｜成功

15｜五B｜遙八｜遠征二號遙四｜2025年8月13日14時43分｜文昌航太發射場一號工位｜衛星網際網路低軌08組衛星｜極地軌道｜成功

16｜五號｜遙九｜無｜2025年10月23日22時30分｜文昌航太發射場一號工位｜通信技術試驗衛星二十號｜超同步轉移軌道｜成功

17｜五號｜遙十｜無｜2025年12月20日20時30分｜文昌航太發射場一號工位｜通信技術試驗衛星二十三號｜超同步轉移軌道｜成功

18｜五號｜遙十一｜無｜2026年6月11日15時30分｜文昌航太發射場一號工位｜通信技術試驗衛星二十五號｜超同步轉移軌道｜成功

成功率：

### 計劃中

飛行次序｜火箭型號｜火箭序號｜上面級｜預計起飛時間（UTC+8）｜發射工位｜有效載荷｜衛星軌道

五號｜遙十四｜不適用｜2026年8月｜文昌航太發射場一號工位｜嫦娥七號｜地月轉移軌道

五B｜遙五｜不適用｜2027年｜文昌航太發射場一號工位｜巡天太空望遠鏡｜近地軌道

五號｜不適用｜2028年11月｜文昌航太發射場一號工位｜天問三號（著上服組合體）｜地火轉移軌道

五號｜不適用｜2028年12月｜文昌航太發射場一號工位｜天問三號（軌返組合體）｜地火轉移軌道

五號｜不適用｜2029年｜文昌航太發射場一號工位｜嫦娥八號｜地月轉移軌道

五號｜不適用｜2029年｜文昌航太發射場一號工位｜天問四號｜日心軌道

### 數據統計

發射結果

火箭構型

## 參考文獻

### 來源

- 新一代大型運載火箭長征五號首飛 中國航天科技集團公司
- 央視官方頻道 - 液氧煤油發動機之謎
- 長征五號運載火箭首飛 新華網

## 基本資料

- 日語原文：長征五號系列運載火箭
- 用途：一次性大型運載火箭
- 製造國家：中華人民共和國
- 製造商：中國航天科技集團公司(CASC)、天津航太長征火箭製造有限公司
- 直徑：5 米
- 質量：CZ-5: 851.8 噸、CZ-5B: 837.5 噸
- 級數：CZ-5: 2.5 級、CZ-5B: 1.5 級、CZ-5/YZ-2: 3.5 級
- 本系列：長征系列運載火箭
- 現狀：服役中
- 發射場：文昌航太發射場一號發射工位
- 首次發射：CZ-5: 2016年11月3日、CZ-5B: 2020年5月5日
- 衍生形式：長征十號
- 近似型號：火神半人馬座運載火箭（Vulcan Centaur）、亞利安五號運載火箭（Ariane 5）、亞利安6號運載火箭（Ariane 6）、安加拉A5運載火箭（Angara A5）
- 著名載荷：新一代載人飛船、天問一號、嫦娥五號、天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、嫦娥六號
- 地點：LEO
- 質量：CZ-5B: 25 噸
- 地點：GTO
- 質量：CZ-5: 14.5 噸
- 地點：TLI
- 質量：CZ-5: 8.8~9.4 噸
- 地點：GEO
- 質量：CZ-5/YZ-2: 5.1噸
- 地點：SSO
- 質量：CZ-5B: 15 噸 (700千米)、CZ-5B/YZ-2: 6.7 噸 (2000千米)
- 地點：MTO
- 質量：CZ-5: 15 噸
- 地點：TMI
- 質量：CZ-5: 6~7 噸
- stageno：助推器
- 助推器數：4 枚
- 長度：27.6m
- 直徑：3.35m
- 總重：156,600kg
- 推進劑重量：142,800kg
- 發動機：2×YF-100發動機
- booster：2×1199.19 千牛 (海平面)、2×1339.48 千牛 (真空)
- 比沖：2942 米/秒 (海平面)、3286.2 米/秒 (真空)
- 推進劑：液氧/煤油
- 推進時間：173秒
- stageno：第一級
- 長度：33.16m
- 直徑：5m
- 總重：186,900kg
- 推進劑重量：165,300kg
- 發動機：2×YF-77發動機
- stage：2×518 千牛 (海平面)、2×700 千牛 (真空)
- 比沖：3106 米/秒 (海平面)、4197 米/秒 (真空)
- 推進劑：液氧/液氫
- 推進時間：475秒（遙一、遙二）492秒（遙三及後續）
- stageno：第二級（可選）
- 長度：11.54m
- 總重：36,000kg
- 推進劑重量：29,100kg
- 發動機：2×YF-75D發動機
- stage：2×88.36 千牛
- 比沖：4340 米/秒
- 推進時間：700秒
- 日語原文：遠征二號
- stageno：上面級（可選）
- 直徑：3.8m
- 發動機：2×YF-50D發動機
- stage：2×6.5 千牛
- 比沖：3150 米/秒
- 推進劑：四氧化二氮/偏二甲肼
- 推進時間：1105秒