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长五B首飞后,官宣后续中国空间站建设计划
时间:2020-08-30 15:16   来源:互联网   责任编辑:龙丽晨

神州头条核心提示:【环球时报-环球网报道记者 刘扬 特约记者 姜哲】据中国载人航天工程办公室消息, 2020 年 5 月 5 日 ,为我国载人空间站工程研制的长征五号B(以下简称长五B)运载火箭,搭载新一代

【环球时报-环球网报道记者 刘扬 特约记者 姜哲】据中国载人航天工程办公室消息,202055,为我国载人空间站工程研制的长征五号B(以下简称“长五B”)运载火箭,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,在文昌航天发射场点火升空将载荷组合体成功送入预定轨道,首飞任务取得圆满成功,实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过“两万公斤”的航天器,进一步奠定“胖五”家族在世界现役火箭第一梯队中的地位。那么,长五B与它的大哥长五有哪些不同?它们后续又将如何分工呢?

中国进入世界第一梯队

在5日晚的发布会上,中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍称,长征五号B遥一火箭已将载荷组合体准确送入预定轨道。此次飞行任务,验证了火箭方案的正确性,考核了火箭的功能性能。为充分发挥首飞任务的综合效益,火箭搭载了新一代载人飞船试验船、柔性充气式货物返回舱试验舱,以及10余项实验载荷。其中,新一代载人飞船试验船,是面向我国空间站运营及未来载人探月需求而研发的新一代天地往返运输器,本次任务将对飞船高速再入返回的防热、控制、群伞回收及部分重复使用等关键技术进行验证;柔性充气式货物返回舱试验舱,是我国新型空间运输飞行器的试验器,本次任务将对充气展开式返回飞行器轨道再入关键技术进行验证。按照飞行程序,试验舱和试验船完成在轨试验后,计划分别于5月6日和8日返回东风着陆场。

《环球时报》记者从长五B抓总研制单位航天科技集团第一研究院(以下简称“一院”)了解到,长五B以长征五号运载火箭为基础改进研制而成,主要承担我国空间站舱段等重大航天发射任务。那长五B和长五相比,有哪些异同呢?

据一院专家介绍,长征五号运载火箭与长征五号B运载火箭同属长征五号火箭系列,两型火箭共享5米大直径箭体结构研制、大推力液氧液氢发动机技术、大推力液氧煤油发动机技术、大型活动发射平台技术、系统级冗余控制技术等关键技术,但两型火箭在设计、用途等方面存在很多不同。从构型上看,长征五号运载火箭采用两级半构型,由芯一级+助推器+芯二级+整流罩组成;长征五号B运载火箭采用一级半构型,由芯一级+助推器+整流罩组成。从外观上看,长五B火箭“身高”近54米,相当于18层楼高,近850吨重。长五B与大哥长五比芯级直径都是5米,但个头矮了约3米,“体重”轻了约20吨。两者最大区别在于整流罩,长征五号的整流罩长度大约12.3米,而长征五号B火箭的整流罩长度达到20.5米,是我国目前最大的火箭整流罩。从用途上看,长征五号一般用于发射高轨道的大型卫星以及各类深空探测器,例如实践二十号卫星、嫦娥五号月球探测器、火星探测器等;长征五号B主要用于发射近地轨道的大型卫星及飞船,例如载人空间站的核心舱和实验舱等。从运载能力上看,长征五号火箭地球同步转移轨道(GT0)运载能力约为14吨,长征五号B火箭近地轨道(LEO)运载能力约为22吨。

据《环球时报》记者了解,此前,我国近地轨道运载能力约为14吨(长征七号)。长五B首飞成功,使我国大型运载火箭的技术水平进入世界第一梯队,与俄罗斯“质子-M”火箭、美国“猎鹰-9”火箭、“德尔塔IV”火箭、欧洲“阿丽亚娜-5”火箭的运载能力相当。同时,长五B也是我国新一代运载火箭系列化发展的代表,将为后续重型运载火箭的研制提供重要技术积累。

中国空间站建设拉开帷幕

季启明表示,长征五号B运载火箭首飞任务的圆满成功,迎来了载人航天工程“第三步”发展战略任务实施的“开门红”,拉开了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。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;期间,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,执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。此外,我国第三批预备航天员选拔工作也将于今年7月前后完成。

我国载人航天工程按“三步走”发展战略实施:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。据长征五号B运载火箭总指挥王珏介绍,从立项到首飞,长征五号B火箭经历了近十年的研制历程,“作为专为载人航天工程空间站建设而研制的一型新型运载火箭,长五B首飞成功,标志着空间站工程建设进入实质阶段”。

长征五号火箭总设计师李东表示,长征五号B火箭研制期间,突破了低温火箭“零窗口”发射技术、大直径舱箭分离技术、大推力直接入轨技术等一系列关键技术,其中多项是为满足空间站舱段需要所独有的技术。

为保证未来空间站建设顺利实施,长五B采用四大“黑科技”。一是超大整流罩。整流罩是运载火箭的重要组成部分,用于保护卫星或其他有效载荷免受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。长五B拥有目前我国最长、最大的整流罩,整流罩长度达到20.5米、直径5.2米。为改善气动特性,长征五号B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。另一个技术难点在于如何做到安全可靠的分离。经过多方案比较,最终确定了采用旋转式分离方案。二是“零窗口”发射。作为未来发射空间站核心舱和实验舱的火箭,空间交会对接任务对长征五号B火箭提出了“零窗口”发射需求,发射时间精度误差要控制在1秒以内。虽然不是第一型实施“零窗口”发射的火箭,但作为采用液氢、液氧等低温推进剂的“冰箭”,长征五号B火箭的“零窗口”发射有着更高的技术含量和更大的技术难度,也开创了新一代运载火箭“零窗口”发射的先河。三是大直径舱箭分离。空间站舱段和长征五号B火箭的连接接口直径超过4米,“乘客”和火箭的分离不是“下车”那么简单,需要考虑可靠性、冲击环境等多个方面的因素,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。长征五号B研制团队围绕降低和改善冲击环境开展了专题攻关,对多种降冲击方案进行比较和试验后,采用了“隔冲框+阻尼盒”的降冲击方案,并应用了“颗粒阻尼技术”。四是大推力直接入轨。作为一级半构型的火箭,长征五号B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。经过仿真分析、系统综合实验、半实物仿真试验等考核评估,大推力直接入轨精度控制和分离安全控制技术的有效性得到了验证,长五B成为第一型只靠助推器及一级飞行就能实现有效载荷精确入轨的火箭。

长五家族后续任务值得期待

长征五号B首飞成功后,参与我国载人航天工程建设的长征火箭“三勇士”已经全部亮相,它们分别是以13次完美飞行,100%发射成功率,将5艘无人飞船、6艘载人飞船、2个空间实验室送入太空的长征二号F;货运飞船“专属列车”长征七号;空间站建设的核心骨干长征五号B。后续任务中,长征五号B主要完成载人空间站核心舱及两个实验舱的发射任务;长征七号运载火箭主要用于发射“天舟”货运飞船,为空间站和航天员运送物资;长征二号F主要负责将航天员送入空间站。“三勇士”将携手合作,助力我国空间站早日建成,为中国航天搭建更广阔的舞台。

面对近期航天发射连续失利,长征五号B首飞任务打了个翻身仗,相关结构主要做了哪些工作呢?在5日的新闻发布会上,中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍称,今年3月16日和4月9日,中国航天发射连续两次失利,这也再次显示航天事业的高风险,中国航天的“长征”永远在路上。一个多月以来,型号队伍和航天专家同舟共济、夜以继日、集中会战,深入开展问题复盘、原因分析、试验验证等归零工作,目前两次失利的故障定位和机理已基本明确。与此同时,有关部门在航天全线组织开展了全面质量整顿和复核复查,对原定近期执行的火箭发射计划进行了适度的调整。据季启明介绍,作为系统最复杂、安全要求最高的一项航天工程,载人航天始终坚持质量第一、安全至上。在前期开展的大量质量安全与可靠性工作基础上,针对近期出现的两次发射失利,长征五号B运载火箭和任务相关系统迅即开展了故障剥离和举一反三,进行技术状态和产品质量的再复查再复核再确认,全面排查风险和薄弱环节,进一步完善方案预案,努力使失利的教训变成宝贵的财富。此次发射成功,不仅实现了空间站阶段任务的首战告捷,也为中国航天打了个翻身仗,为后续任务增加了更大信心。

根据计划安排,2020年,长征五号系列火箭将执行3次发射任务。在长征五号B首飞后,长征五号遥四火箭将发射我国首个火星探测器;长征五号火箭还将迎来第五次发射,将嫦娥五号月球探测器送上月球,实现对月球表面的采样返回。长五B首飞任务将搭载新一代载人飞船开展试验验证。完成技术方案验证后,长征五号B遥二至遥四任务将先后完成空间站3个舱段的发射任务。

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