长征五号系列火箭

长征五号系列运载火箭是中国航天科技集团公司研制的新一代五米直径低温液体捆绑式大型运载火箭系列。其到达近地轨道最大有效载荷能力为25吨（CZ-5B），而到达同步转移轨道的最大有效载荷能力为14.5吨（CZ-5）。

长征五号系列为中国第一个从总体到分系统均采用最新技术的大型液体运载火箭系列，是中国目前研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程，新技术比例达95%以上。目前是中国现役起飞质量最大、芯级直径最粗、运载能力最强的火箭。

## 历史

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### 长五问世

长征五号所使用的关键技术早于1986年在863计划支持下开展前期论证和攻关，2001年2月，长征五号项目初现端倪。2001年5月国防科工委开展预先研究。2000年至2001年，120吨级液氧煤油发动机YF-100及50吨级液氢液氧发动机YF-77先后开始立项研制。2002年，为了解决“老长征”火箭的一系列历史遗留问题，首次提出新一代运载火箭“模块化研制、积木式发展”的理念，并且据此确定“一个系列、两种发动机、三个模块”的发展思路以及“通用化、系列化、组合化”的设计思想。

2006年10月，在20年的可行性研究之后，中国政府批准了由国防科工委和财政部联合立项的长征五号火箭工程，并预计2014年首飞。不过公开消息则要到2007年中国东北展会期间才由开发商披露。

长征五号由2008年11月成立的天津航天长征火箭制造有限公司生产，制造基地设于沿海城市天津滨海新区开发区西区夏青路199号的中国运载火箭技术研究院天津产业园。2009年时，长征五号曾考虑开发载人型号。2012年3月“两会”期间，中国航天科技集团透露长征五号研制进展顺利，关键技术攻关总体上取得重大进展，已进入初样研制攻坚阶段，有望在当年12月转入试样研制阶段，计划于2014年首飞。同年11月，长征五号已进入大型地面验证最后阶段，预计2014年年底左右实现“长征五号”首飞。2015年9月至2016年2月，长征五号合练箭在海南文昌发射场完成合练。

### 长五B：空间站任务

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不同于先前的天宫系列飞船，空间站组件更重，原先采用偏二甲肼/四氧化二氮的长征二号系列火箭无法满足运力需求，长征五号系列火箭的状态直接关系到空间站可否进行建设，2017年的长五遥二失利就使得原定于2018年开始的空间站建设任务被推迟接近3年之久。

与新一代载人飞船实验船任务相似，空间站的建设完全依赖专为近地轨道任务设计的新款长五，即“长征五号B型”，该型号相较于用于高轨任务的标准型长征五号，该版本的运载火箭去掉了第二级火箭，原级间段（包括引擎与液氧贮箱部分）、二级液氢贮箱所占用的空间均被整流罩内的有效载荷空间所取代。

该任务的第一个组件，即天和核心舱于2021年2月春节期间抵达文昌，相应的运载火箭也于同月22日抵达发射场，在进行相应的组装、测试等必要的准备工作后于4月29日上午11时23分成功发射入轨。空间站的首个乘组于2021年6月17日搭乘神舟十二号飞船升空并对接进入空间站。天宫空间站的其余组件也将于2022~2023年期间陆续利用长五B发射升空。

### 长五B发射卫星互联网卫星

2024年和2025年，长征五号B遥五、遥六和遥七发射了三次卫星互联网系列卫星。这些发射搭配了远征二号上面级，因此一子级不再入轨，提高了落区安全性。

## 设计

由长征五号系列设计思路衍生的新一代运载火箭系列（$\phi\,\!$：直径）

4*助推器$\phi\,\!$3.35米一级$\phi\,\!$5米二级$\phi\,\!$5米 4*助推器$\phi\,\!$3.35米一级$\phi\,\!$5米 0、2*助推器$\phi\,\!$5米一级$\phi\,\!$5米二级$\phi\,\!$5米三级$\phi\,\!$5米一级$\phi\,\!$3.35米二级$\phi\,\!$2.25米三级$\phi\,\!$2.25米 0、2、4*助推器$\phi\,\!$2米一级$\phi\,\!$3.35米二级$\phi\,\!$3.35米 4*助推器$\phi\,\!$2.25米一级$\phi\,\!$3.35米二级$\phi\,\!$3.35米 4*助推器$\phi\,\!$2.25米一级$\phi\,\!$3.35米二级$\phi\,\!$3.35米三级$\phi\,\!$3米 0、2*助推器$\phi\,\!$2.25米一级$\phi\,\!$3.35米二级$\phi\,\!$3.35或3米$\phi\,\!$3米模块源自长三甲三级 $\phi\,\!$5米、3.35米 $\phi\,\!$3.35米、2.25米 $\phi\,\!$3.35米、2.25米

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

### 系列总体方案

以长征五号系列火箭为代表的新一代运载火箭系列采用“模块化研制、积木式发展”的理念，并且据此确定“一个系列、两种发动机、三个模块”的发展思路以及“通用化、系列化、组合化”的设计思想。“一个系列”为“新一代运载火箭系列（规划阶段统一称为长征五号系列运载火箭）”；新研制“两种发动机”为50tf级推力的YF-77液氢液氧液体推进剂发动机，120tf级推力的YF-100液氧煤油推进剂发动机；“三个模块”为5米直径模块（安装2台YF-77），3.35米直径模块（安装2台YF-100），2.25米直径模块（安装1台YF-100）。以上为一级和助推器配置，二级搭配的发动机为9tf级推力的YF-75D液氢液氧推进剂发动机，或以YF-100为基础研制的YF-115液氧煤油推进剂发动机；可选择5米直径模块（安装2台YF-75D）、3.35米直径模块（安装4台YF-115）或2.25米直径模块（安装1台YF-115）。

模块化设计的好处是可以根据需要把不同模块组装成不同推力的火箭，以执行不同的任务。例如系列中现役运载能力最强的型号长征五号，一级和二级均为5米直径模块，另配有4个3.35米直径模块作为助推器。长征五号系列最终只选择了运载能力最强的构型，以避免与其他型号火箭运力重叠。新一代运载火箭系列中其他中、低运力模块组合方案后来被移出长征五号系列，单独命名形成各自系列。其他系列所选用发动机类型或数量可能存在差异，模块尺寸则相同。

### 长征五号具体设计

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长征五号系列火箭现任总设计师是李东，首任总设计师（2001年1月－2006年1月）是徐盛华。中国运载火箭技术研究院及上海航天技术研究院分别承担芯级及助推器的研制任务。

长征五号整流罩直径5.2米，长12.3米，长征五号B型长度更达20.5米，可搭载三种专门为其设计的火箭发动机，完全采用无毒无污染的液氢或煤油和液氧推进剂，分别为推力为120吨的YF-100液氧煤油高压补燃循环发动机、推力为50吨的YF-77燃气循环氢氧发动机和推力为9吨的YF-75D膨胀循环氢氧发动机。

其120吨级液氧发动机设计难度大，必须独力开发上百项新技术或新材料，中国航天推进技术研究院制造初始四台样机在高台测试时，两台启动爆炸，两台燃油系统烧毁，第五台样机才成功，液态燃料槽在2012年6月30日静力测试时也发现焊接口裂缝，薄壁大直径燃料槽是国际高端机密技术，焊接工艺和结构设计全靠自力摸索，最终研制成功。

120吨级的YF-100液氧煤油发动机于2012年7月29日测试成功。但此前研发遭遇一些困难，进度数次推迟。长征五号火箭已于2015年3月23日完成芯一级动力系统第二次试车；2016年1月起，长征五号在文昌航天发射中心进行合练，共计140天。长征五号历时十年研制，于2016年11月3日完成首飞。

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自2023年的遥六箭开始，长征五号开始使用18.5米长整流罩。

### 未来展望

2021年的一篇论文讨论了以下改进措施：

长征五号系列火箭搭配远征系列上面级或固体上面级执行地球同步轨道直送、中高轨圆轨道等多种地球高轨道发射任务，以及逃逸能量C3超过20k㎡/s2的深空探测任务。

标准型长征五号可以执行太阳同步轨道（SSO）任务；长征五号B可以与远征系列上面级配合执行1000km圆轨道、SSO发射任务。

标准型火箭采用的12m长整流罩长度较小，使用空间不满足大质量载荷的包络使用需求，后续可以改用19m长整流罩，一次性发射两颗基于东方红四号卫星平台（DFH-4）的卫星，或一颗东方红五号（DFH-5）平台外加一个东方红三号平台（DFH-3）的载荷来实现一箭多星。

该系列型号的发射场准备流程也有大量优化的潜力，如：优化发射场测试项目、产品运输流程、采用异种推进剂并行加注来优化推进剂加注流程，芯一级YF-77发动机整机随箭体运输，以减少总装工序。这些优化如果都能得到采用，发射任务的准备周期至少可以减少15天。

## 构型

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### 长征五号运载火箭

长征五号运载火箭为二级半构型，芯级直径5米，捆绑4个3.35米直径斜头锥助推器，是系列中性能最高的型号。全箭总长56.97米，起飞质量854.5吨，起飞推力约1062吨，主要承担地球同步转移轨道任务，运载能力14吨，较中国原有运载火箭提升2.5倍，其整流罩长度达12.3米。

### 长征五号B运载火箭

长征五号B运载火箭为此系列的近地轨道版本，取消第二级，为一级半构型，是中国首款一级直接入轨火箭，全箭总长53.7米，起飞重量837.5吨，近地轨道运载能力达25吨，主要承担中国空间站舱段发射任务等近地轨道任务。长征五号乙运载火箭整流罩长度为20.5米。该火箭一级燃尽后在不受控状态下逐渐落回大气层焚毁。

## 火箭规格

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版本｜CZ-5-504现役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

第一级｜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

第二级(不用于近地轨道)｜CZ-5-HO, 2xYF-75D｜CZ-YF-73, YF-73｜CZ-5-KO,｜CZ-5-HO, 2xYF-75D｜CZ-5-HO, 2xYF-75D

第三级 (不用于近地轨道)｜--｜--｜CZ-5-HO, YF-75D｜--｜--

推力 (海平面)｜10.63 MN（百万牛顿）｜1.34 MN｜7.2 MN｜8.24 MN｜5.84 MN

发射重量｜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

载荷（近地轨道）｜25 t ｜1.5 t｜10 t｜20 t｜10 t

载荷（地球同步转移轨道）｜14 t ｜--｜6 t｜11 t｜6 t

## 发射场设施

文昌航天发射场建有1个长征五号系列火箭的发射工位（1号工位），2个发射平台与2个垂直总装厂房。火箭采用“新三垂”模式进行发射前的准备活动。

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- 垂直总装厂房中的长征五号

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- 长征五号从垂直总装厂房推出

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- 正在垂直转运的长征五号

## 评价

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长征五号的问世，带来的不仅仅是运力的提升，中国多个重大航天计划能否正常开展都取决于长征五号系列火箭是否可用。

在长征五号开发的时期，中国下一阶段的中国探月工程、行星探测工程和载人航天工程，都亟需运力超越当时服役的长征系列的运载火箭。例如，旨在实现月球表面着陆并返回地球这一目标的嫦娥五号重达8吨，除了长征五号，没有其他在役中国火箭能将其送入地月转移轨道。

嫦娥五号原定于2017年底发射，但由于2017年7月长征五号遥二的发射失败，嫦娥五号任务被迫暂时搁置直至2019年底长征五号遥三发射成功，于2020年底最终完成发射并成功将月球样品采集后返回地球。

中国行星探测工程的首个任务，重达5吨的火星探测器天问一号也同样必须由长征五号发射并送入地火转移轨道。在2019年底长征五号遥三复飞成功后，天问一号及时赶上了2020年7月的地火转移窗口期并完成发射，为中国行星探测带来了历史性突破。

远期的日球层顶、外行星、柯伊伯带探测任务同样需要长征五号火箭来将载荷送入轨道

对于中国载人航天工程“第三步”的空间站建设阶段来说，重达20吨的空间站舱段只能由长征五号B型运载火箭送入近地轨道。长征五号B于2020年5月5日完成首飞，并于2021年成功将天宫空间站的首个舱段天和核心舱送入轨道，随后在2022年成功发射了问天实验舱和梦天实验舱，完成了中国首个长期空间站三舱组合体的建设。

由于具备当时中国航天最大的低轨道运力，长征五号B在2024至2025年间三次被用作发射卫星互联网低轨卫星的载具，共将30颗卫星送入轨道。

除此之外，旨在取代神舟系列的中国梦舟飞船、巡天太空望远镜以及未来的中国载人登月同样需要更大吨位的火箭，长征五号的研制成功对此类型运载火箭的发展起到了重大推动作用。

## 残骸处理

不同于老长征系列火箭（CZ-2、3、4），长征五号火箭从海南文昌发射场而非西昌、酒泉的内陆发射场起飞，发射阶段，火箭全程位于太平洋上空，几乎不会飞跃陆地，发射前只需对发射场周围3.3km内的民众进行疏散处理，而非像内陆发射场任务一样要对各个残骸落区范围内的居民一并进行较大规模的疏散。

长征五号标准型采用两级半构型，起飞后，用尽的四台助推器会落入南海海域，整流罩则会落入吕宋海峡（遥三及更早的任务），也会视射向进行必要的延后抛离以规避菲律宾（如：天问一号、嫦娥五号任务），芯一级在完成分离后也会落入太平洋的开放水域中，芯二级则会在将载荷送入预定轨道之后根据ISO27875与ISO20893标准进行“钝化处理”（排空剩余推进剂、排空增压气体、电池放电等）。

### 长征五号B残骸批评

由于长征五号B型在不使用上面级火箭时（遥一至遥四任务）是采用一级半入轨，助推器与整流罩的处理方式与标准型长五无异，体积与质量较大的芯一级会随同有效载荷入轨，分离后的芯级会在轨道衰减的作用下在约两周的时间内再入地球大气，少数未燃尽的器件最终会落回地面。部分媒体与学者担心这会对地面人员及设施造成损坏。

同样，由于高层大气的阻力作用以及太阳光照的影响，器件分离数日后，箭体会开始低速翻滚，这一现象经常被一些媒体误解读为火箭发射失败。

2020年5月中旬，长征五号B遥一火箭的芯一级在大西洋上空再入，科特迪瓦附近的居民声称有金属物件掉落在地面，这些物件被认为来自于长征五号B型火箭。

美国国家航空航天局（NASA）局长吉姆·布里登斯廷批评中国长征五号B型的处置方式有悖于NASA正寻求的太空活动行为规范《阿尔忒弥斯协定》中的一系列原则。长征五号发射后，局长吉姆·布莱登斯汀在NASA委员会会议上，对火箭于西非沿海再入前不到一小时就飞越了美国的主要城市的不可控性质，提出了自己的担忧和批评：“它飞过了人口中心，并重新进入了地球大气层。这可能是非常危险的”。

当用于卫星互联网低轨卫星的发射时，长征五号B配置了远征二号上面级，在此构型下火箭的一级不会入轨，不产生非受控再入的问题。

## 发射记录

### 已发射

飞行次序｜火箭型号｜火箭序号｜上面级｜起飞时间（UTC+8）｜发射工位｜有效载荷｜卫星轨道｜发射结果｜备注

1｜五号｜遥一｜远征二号遥一｜2016年11月3日20时43分13秒998毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜实践十七号卫星｜地球静止轨道｜成功｜发射过程中二级故障提前关机，但上面级通过延长燃烧时间成功把卫星送入预定轨道

2｜五号｜遥二｜无｜2017年7月2日19时23分23秒425毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜实践十八号卫星｜地球同步转移轨道｜失败｜一级引擎液氧泵损毁导致一台引擎停车，最终因推力不足入轨失败，坠毁于关岛以东，马里亚纳海沟附近的海域

3｜五号｜遥三｜无｜2019年12月27日20时45分10秒526毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜实践二十号卫星｜超地球同步转移轨道｜成功｜遥三所搭载的实践20号卫星为原遥二搭载的实践18号补发

4｜五B｜遥一｜无｜2020年5月5日18时00分27秒092毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜新一代载人飞船试验船柔性充气式货物返回舱试验舱｜近地轨道｜成功｜火箭发射成功，其携带载荷之中的柔性充气式货物返回舱试验舱在5月6日返回过程中出现异常 而另一载荷，新一代载人飞船试验船自主提升到大椭圆轨道，其返回舱于5月8日13时49分在东风着陆场安全着陆

5｜五号｜遥四｜无｜2020年7月23日12时41分15秒167毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜天问一号｜地火转移轨道｜成功｜此系列火箭首次应用性发射

6｜五号｜遥五｜无｜2020年11月24日04时30分21秒806毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜嫦娥五号｜地月转移轨道｜成功｜为避免整流罩落入菲律宾境内，相应的抛离动作被延后至303秒

7｜五B｜遥二｜无｜2021年4月29日11时23分15秒613毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜天和核心舱｜近地轨道｜成功｜长征五号B火箭首次应用性发射

8｜五B｜遥三｜无｜2022年7月24日14时22分32秒057毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜问天实验舱｜近地轨道｜成功｜发射重量23.2吨，刷新中国航天发射载荷重量纪录

9｜五B｜遥四｜无｜2022年10月31日15时37分23秒191毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜梦天实验舱｜近地轨道｜成功

10｜五号｜遥六｜无｜2023年12月15日21时41分｜文昌航天发射场一号工位｜遥感四十一号卫星｜地球同步转移轨道｜成功｜长征五号基本型首次使用18.5米长整流罩，先前为12.267米长整流罩

11｜五号｜遥七｜无｜2024年2月23日19时30分｜文昌航天发射场一号工位｜通信技术试验卫星十一号｜地球同步转移轨道｜成功｜使用18.5米长整流罩

12｜五号｜遥八｜无｜2024年5月3日17时27分29秒132毫秒｜文昌航天发射场一号工位｜嫦娥六号｜地月转移轨道｜成功

13｜五B｜遥六｜远征二号遥二｜2024年12月16日18时00分｜文昌航天发射场一号工位｜卫星互联网低轨01组卫星｜极地轨道｜成功

14｜五B｜遥七｜远征二号遥三｜2025年4月29日4时10分｜文昌航天发射场一号工位｜卫星互联网低轨03组卫星｜极地轨道｜成功

15｜五B｜遥八｜远征二号遥四｜2025年8月13日14时43分｜文昌航天发射场一号工位｜卫星互联网低轨08组卫星｜极地轨道｜成功

16｜五号｜遥九｜无｜2025年10月23日22时30分｜文昌航天发射场一号工位｜通信技术试验卫星二十号｜超同步转移轨道｜成功

17｜五号｜遥十｜无｜2025年12月20日20时30分｜文昌航天发射场一号工位｜通信技术试验卫星二十三号｜超同步转移轨道｜成功

18｜五号｜遥十一｜无｜2026年6月11日15时30分｜文昌航天发射场一号工位｜通信技术试验卫星二十五号｜超同步转移轨道｜成功

成功率：

### 计划中

飞行次序｜火箭型号｜火箭序号｜上面级｜预计起飞时间（UTC+8）｜发射工位｜有效载荷｜卫星轨道

五号｜遥十四｜不适用｜2026年8月｜文昌航天发射场一号工位｜嫦娥七号｜地月转移轨道

五B｜遥五｜不适用｜2027年｜文昌航天发射场一号工位｜巡天太空望远镜｜近地轨道

五号｜不适用｜2028年11月｜文昌航天发射场一号工位｜天问三号（着上服组合体）｜地火转移轨道

五号｜不适用｜2028年12月｜文昌航天发射场一号工位｜天问三号（轨返组合体）｜地火转移轨道

五号｜不适用｜2029年｜文昌航天发射场一号工位｜嫦娥八号｜地月转移轨道

五号｜不适用｜2029年｜文昌航天发射场一号工位｜天问四号｜日心轨道

### 数据统计

发射结果

火箭构型

## 参考文献

### 来源

- 新一代大型运载火箭长征五号首飞 中国航天科技集团公司
- 央视官方频道 - 液氧煤油发动机之谜
- 长征五号运载火箭首飞 新华网

## 基本资料

- 日语原文：长征五号系列运载火箭
- 用途：一次性大型运载火箭
- 制造国家：中华人民共和国
- 制造商：中国航天科技集团公司(CASC)、天津航天长征火箭制造有限公司
- 直径：5 米
- 质量：CZ-5: 851.8 吨、CZ-5B: 837.5 吨
- 级数：CZ-5: 2.5 级、CZ-5B: 1.5 级、CZ-5/YZ-2: 3.5 级
- 本系列：长征系列运载火箭
- 现状：服役中
- 发射场：文昌航天发射场一号发射工位
- 首次发射：CZ-5: 2016年11月3日、CZ-5B: 2020年5月5日
- 衍生形式：长征十号
- 近似型号：火神半人马座运载火箭（Vulcan Centaur）、亚利安五号运载火箭（Ariane 5）、亚利安6号运载火箭（Ariane 6）、安加拉A5运载火箭（Angara A5）
- 著名载荷：新一代载人飞船、天问一号、嫦娥五号、天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、嫦娥六号
- 地点：LEO
- 质量：CZ-5B: 25 吨
- 地点：GTO
- 质量：CZ-5: 14.5 吨
- 地点：TLI
- 质量：CZ-5: 8.8~9.4 吨
- 地点：GEO
- 质量：CZ-5/YZ-2: 5.1吨
- 地点：SSO
- 质量：CZ-5B: 15 吨 (700千米)、CZ-5B/YZ-2: 6.7 吨 (2000千米)
- 地点：MTO
- 质量：CZ-5: 15 吨
- 地点：TMI
- 质量：CZ-5: 6~7 吨
- stageno：助推器
- 助推器数：4 枚
- 长度：27.6m
- 直径：3.35m
- 总重：156,600kg
- 推进剂重量：142,800kg
- 发动机：2×YF-100发动机
- booster：2×1199.19 千牛 (海平面)、2×1339.48 千牛 (真空)
- 比冲：2942 米/秒 (海平面)、3286.2 米/秒 (真空)
- 推进剂：液氧/煤油
- 推进时间：173秒
- stageno：第一级
- 长度：33.16m
- 直径：5m
- 总重：186,900kg
- 推进剂重量：165,300kg
- 发动机：2×YF-77发动机
- stage：2×518 千牛 (海平面)、2×700 千牛 (真空)
- 比冲：3106 米/秒 (海平面)、4197 米/秒 (真空)
- 推进剂：液氧/液氢
- 推进时间：475秒（遥一、遥二）492秒（遥三及后续）
- stageno：第二级（可选）
- 长度：11.54m
- 总重：36,000kg
- 推进剂重量：29,100kg
- 发动机：2×YF-75D发动机
- stage：2×88.36 千牛
- 比冲：4340 米/秒
- 推进时间：700秒
- 日语原文：远征二号
- stageno：上面级（可选）
- 直径：3.8m
- 发动机：2×YF-50D发动机
- stage：2×6.5 千牛
- 比冲：3150 米/秒
- 推进剂：四氧化二氮/偏二甲肼
- 推进时间：1105秒