中新網(wǎng)海南文昌10月31日電 (馬帥莎 董佳瑩)繼7月成功發(fā)射問天實驗艙后,長征五號B運載火箭(以下簡稱“長五B火箭”)10月31日再次從文昌航天發(fā)射場起飛,成功將中國空間站第三個艙段,也是中國迄今為止發(fā)射的最重載荷——夢天實驗艙發(fā)射至預(yù)定軌道。
中國空間站艙段重量和體積都比普通衛(wèi)星大得多,作為空間站艙段“專列”,長五B火箭如何滿足大塊頭“乘客”的特殊需求?完成空間站三個艙段發(fā)射任務(wù)后,未來長五B火箭還有哪些任務(wù)規(guī)劃?火箭專家對此作出專業(yè)解讀。
圖為長征五號B遙四運載火箭。 屠海超 攝
“大力士”:發(fā)射中國迄今為止最重載荷
作為中國目前近地軌道運載能力最大的火箭,長五B火箭將中國長征系列火箭近地軌道的運載能力由8.6噸提升至25噸,被稱為長征火箭家族中的“大力士”。中國空間站的三個艙段重量均超過22噸,其中夢天實驗艙是中國迄今為止重量最大的載荷,約23.3噸。
長五B火箭的“大力氣”是怎么來的?火箭充分發(fā)掘了液氧煤油發(fā)動機(jī)大推力、氫氧發(fā)動機(jī)高比沖的優(yōu)勢,8臺120噸級的液氧煤油發(fā)動機(jī),里面的最高壓強(qiáng)有500個大氣壓,相當(dāng)于能把黃浦江的水直接抽到5000米高的青藏高原,起飛推力可達(dá)1000多噸。而一級火箭配置的2臺氫氧發(fā)動機(jī),因其比沖高的特點,使火箭能夠以較少的燃料獲得較大的推力。
“所謂比沖,就是發(fā)動機(jī)在一定時間內(nèi)燃燒一定量的燃料所產(chǎn)生的推力,這可以形象地理解為汽車的‘油耗’,使用液氫和液氧推進(jìn)劑的發(fā)動機(jī)‘油耗’較低,是目前我們掌握的比沖較高的推進(jìn)劑之一?!敝袊教炜萍技瘓F(tuán)一院長五B火箭總體副主任設(shè)計師劉秉說。
北京時間10月31日15時37分,搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭,在中國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時點火發(fā)射,約8分鐘后,夢天實驗艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝
“大腦袋”:國內(nèi)最長最大整流罩
長五B火箭不僅“腰身粗”,而且頂著一個“大腦袋”,有火箭“冰墩墩”之稱。而這個“大腦袋”其實就是整流罩。
整流罩是運載火箭的重要組成部分,用于保護(hù)衛(wèi)星或其他有效載荷免受氣動力、氣動加熱及聲振等有害環(huán)境的影響。長五B火箭擁有目前中國最長最大的整流罩,整流罩長度達(dá)到20.5米、直徑5.2米,容積達(dá)360立方米。如此寬敞的空間,也是為了發(fā)射空間站艙段而量身打造的。
一院長五B火箭結(jié)構(gòu)總體設(shè)計師王乾表示,本次任務(wù)火箭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)較上一發(fā)沒有較大變化。型號隊伍根據(jù)夢天實驗艙操作需求,對整流罩外部操作開口進(jìn)行了適應(yīng)性匹配。
簡構(gòu)型:一級半直接入軌
長五B火箭是中國現(xiàn)役運載火箭中唯一一款一級半直接入軌的火箭,豐富和完善了新一代運載火箭的型譜。
中國現(xiàn)役火箭都是多級火箭,多級火箭需要先通過下面級火箭點火加速,再通過上面級火箭調(diào)節(jié)入軌姿態(tài)和入軌精度。這就好比長跑,不同級次的火箭分別承擔(dān)“起跑、加速跑、沖刺跑、撞線跑”的“接力”過程。長五B火箭則只用一級半火箭直接入軌,從點火到入軌一氣呵成。
減少火箭級數(shù)有何好處?專家表示,火箭級間分離是影響飛行成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,控制過程非常復(fù)雜,地面試驗邊界條件與真實分離環(huán)境有較大差別,是火箭研制的難點之一。因此級數(shù)越少,分離次數(shù)就越少,發(fā)生故障的概率就越低。長五B火箭一級半直接入軌,減少了分離次數(shù),可進(jìn)一步提升可靠性。
北京時間10月31日15時37分,搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭,在中國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時點火發(fā)射,約8分鐘后,夢天實驗艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝
空間站艙段“專列”未來還有哪些任務(wù)?
長五B火箭是專為中國空間站艙段發(fā)射任務(wù)打造的一型運載火箭,有空間站艙段“專屬列車”之稱。從2020年首飛成功,2021年順利托舉天和核心艙,到今年先后護(hù)送問天實驗艙和夢天實驗艙入軌,長五B火箭實現(xiàn)100%的成功率。
一院長五火箭副總設(shè)計師黃兵介紹稱,長五系列火箭連續(xù)成功發(fā)射的高可靠性得到了客戶青睞。未來,中國一系列大型衛(wèi)星等將逐步立項研制,長五系列火箭也將逐步進(jìn)入高密度發(fā)射狀態(tài),預(yù)計到2024年,發(fā)射需求將達(dá)到每年4至5發(fā)。
據(jù)了解,長五B火箭將承擔(dān)中國第一個大型空間巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)射任務(wù),屆時望遠(yuǎn)鏡將與空間站共軌飛行,開展更多的宇宙空間探測和前沿科學(xué)研究。未來長五B火箭還將與遠(yuǎn)征系列上面級形成組合,形成多星組網(wǎng)發(fā)射的能力,充分發(fā)揮運載能力大、單位有效載荷經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢,滿足國家不同發(fā)射任務(wù)需求。(完)
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