再见大海,你好星辰!长征五号B首飞成功


为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭5日在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。

椰风拂碧海,神箭冲九霄。5日18时0分,长征五号B搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱,从文昌航天发射场点火升空。约488秒后,载荷组合体与火箭成功分离进入预定轨道,我国空间站阶段的首次飞行任务告捷。

长征五号B以长征五号运载火箭为基础改进研制而成,主要承担着我国空间站舱段等重大航天发射任务。长征五号B全长约53.7米,芯一级直径5米,捆绑4个直径3.35米助推器,整流罩长20.5米、直径5.2米,采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂,起飞质量约849吨,近地轨道运载能力大于22吨,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。

建设具有国际先进水平的空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题,是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步的任务目标。据介绍,长征五号B首飞成功,验证了火箭总体方案、各分系统方案的正确性、协调性,突破了大尺寸整流罩分离技术、大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等一批新技术,为我国空间站在轨建造任务奠定了重要基础。

这次任务正值新冠肺炎疫情肆虐蔓延之际,工程全线坚决贯彻党中央关于统筹推进疫情防控和经济社会发展的决策部署,采取封闭式管理、远程化会诊、全系统协同等方式,精简人员规模、优化测试流程、严格疫情防控。面对长征七号甲和长征三号乙运载火箭发射失利带来的严峻考验,工程全线深入开展质量整顿,高质量完成故障剥离和举一反三工作。针对此次任务准备期间发生的质量问题,严格按“双五条”归零标准,既抓技术问题归零又抓思想问题归零,既走专家路线又走群众路线,既重技术改进提高又重管理责任强化,确保了任务进度与质量的有机统一。

1992年,党中央作出实施载人航天工程“三步走”发展战略。经过20多年独立自主发展和接续奋斗,已先后组织实施16次重大飞行任务,实现11名航天员共14人次太空飞行和安全返回,圆满完成第一步、第二步全部既定任务。

我国将于2022年前后发射4艘载人飞船

我国计划2022年前后建成空间站,其间将发射4艘神舟载人飞船。目前,执行飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。

在5日晚召开的长征五号B运载火箭首次飞行任务新闻发布会上,中国载人航天工程办公室主任助理季启明透露了上述消息。

当晚,长征五号B首次飞行任务取得圆满成功,拉开了我国空间站在轨建造阶段飞行任务的序幕,为后续空间站核心舱、实验舱发射奠定了坚实基础。

按计划,我国空间站将于2022年前后完成建造,一共规划12次飞行任务。季启明介绍说,此次任务后,将先后发射天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱,进行空间站基本构型的在轨组装建造;其间,规划发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船,进行航天员乘组轮换和货物补给。

目前,我国空间站核心舱已完成正样产品总装,问天实验舱和梦天实验舱正在开展初样研制,空间科学应用载荷已陆续转入正样研制。季启明说:“执行空间站建造阶段4次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。”

季启明介绍,我国第三批预备航天员选拔工作也将于今年年中完成。

新飞船:大容量、多用途、可重复

相较于神舟飞船,新一代载人飞船试验船性能更加先进,可兼顾近地轨道和深空探测任务。更重要的是,新飞船具备大容量、多用途、可重复使用的“超级特性”。

新飞船的外观和结构更简洁,从“神舟”由返回舱、服务舱和轨道舱的三舱结构,改为倒锥形大直径返回舱加服务舱的两舱结构,其搭载能力也从“神舟”最多3人提升至6-7人。

据悉,我国新一代载人飞船试验船直径4.5米,长度近9米,重量超过20吨。与此同时,新飞船还拥有“载人+载物”的强大本领,并且可重复使用,从而降低了飞船的使用成本和载人航天的运营成本。

新火箭:将承担载人空间站舱段等

重大航天发射任务

长征五号B火箭是目前长征五号系列运载火箭家族两大成员之一,是在长征五号运载火箭基础上改进研制的,主要用于我国空间站舱段发射等重大航天任务,近地轨道运载能力大于22吨,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。

长征五号B遥一火箭不仅有直径5米的芯一级主箭体,还捆绑有4个直径达3.35米的助推器,箭体总长达53.7米,这种结构使其成为中国目前近地轨道运载能力最大的运载火箭,起飞质量约850吨,近地轨道运载能力大于22吨。

长征五号B火箭的四大“黑科技”

“黑科技”之一:超大整流罩研制

长征五号B火箭整流罩直径5.2米,长度20.5米,相当于六层楼房的高度,是目前中国最大的整流罩,专门为装载空间站舱段量身打造。

长征五号B运载火箭点火瞬间(高一鸣 摄 中国航天科技集团供图)

为了改善气动特性,火箭整流罩采用流线型的冯·卡门曲线外形,可以更好地减小空气阻力,减轻载荷影响。同时整流罩分离采用了旋转式分离方案,确保超大整流罩可以安全、可靠地实现分离。

“黑科技”之二:“零窗口”发射

为了满足空间站交会对接的要求,长征五号B火箭需要做到“零窗口”发射,将发射时间误差控制在1秒以内。作为中国首个实施“零窗口”发射的低温火箭,长征五号B火箭需要综合权衡好“提前量”和低温推进剂“蒸发”的“消耗量”的关系。

长征五号B运载火箭总设计师李东介绍称,研制团队通过可靠性分析和试验,实现了关键系统可靠性提升;通过射前流程优化,提高了各系统对“零窗口”发射的适应性。

长征五号B运载火箭成功托举新一代载人飞船试验船(宿东 摄 中国航天科技集团供图)

“黑科技”之三:大直径舱箭分离

空间站舱段和长征五号B火箭的连接接口直径超过4米,舱箭分离需要考虑可靠性、冲击环境等多方面因素,既要确保安全分离,又要尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低。

为此,研制团队采用了“隔冲框+阻尼盒”的降冲击方案,并应用“颗粒阻尼技术”,实现减振降噪的效果。经过试验验证,舱箭分离界面的分离得到有效改善。

“黑科技”之四:大推力直接入轨

作为一级半构型的火箭,长征五号B火箭没有单独的调姿和末速修正系统,而是利用一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道。在一级发动机关机时,约140吨的推力在几秒钟之内消失,相当于一辆高速行驶的火车突然“刹车”,还要稳稳停靠在指定位置。

长征五号B运载火箭飞天轨迹(宿东 摄 中国航天科技集团供图)

我们为什么需要新火箭、新飞船?

1992年9月21日,中国启动了中国载人航天工程,即著名的“921工程”。按照计划,该工程可分为三个阶段:

“突破天地往返”

“突破交会对接,出舱行走和在轨短期驻留”

“运营长期在轨驻留的大型空间站”

经过了近30年发展,整个工程已经历了两型火箭(长征2F和长征7号)、11艘神舟载人飞船、1艘天舟货运飞船、两批航天员和两个天宫目标飞行器/空间实验室的巨大成功。中国以极低的成本、最高效率地利用有限任务次数,完成了天宫空间站建站的全部准备,可谓是人类航天史上的奇迹。

杨利伟成为中国航天划时代发展的见证者(图源:中国载人航天办公室)

30年来,整个工程一直在稳稳地按照计划进行,下一步就是发射长期在轨驻留的天宫空间站,中国载人航天技术也将达到新高度。但随着技术发展进入深水区,中国载人航天也面临着一系列挑战,如果总结为一句话,就是“现有技术不够用了,已经无法满足未来天宫空间站的建设”。

例如,中国载人航天“神箭”长征2F发射了11艘神舟飞船和2艘实验性质小型空间站,可它的整流罩直径仅为3.8米、最大近地轨道运力8.6吨,神舟飞船只能搭乘3名航天员进入太空,且各项能力有限,已经慢慢无法满足中国航天人“星辰大海”的下一步梦想。

此刻,我们亟需新火箭和新飞船。

现在,随着长征五号B首飞成功,参与我国空间站建设的“长征火箭天团”成员——长征二号F、长征七号、长征五号B已经全部到位,我国载人航天工程“第三步”任务序幕正式拉开。

后续任务安排:火星+月球探测器

2020年,长征五号系列火箭将执行三次发射任务:

1、2020年5月,长征五号B首飞。

2、大约在2020年7月,长征五号火箭将发射我国首个火星探测器;

3、2020年底前,长征五号火箭还将发射嫦娥五号月球探测器,实现月球采样返回。

再来看看长征五号B飞天的“姿势”吧——

再见大海!

你好星辰!


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