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石豪:长征五号B发射成功,我国深空探测有了一颗定心丸

2020-05-06 13:41:48

【文/观察者网专栏作者 石豪】

2020年5月5日18时00分,长征五号B运载火箭自文昌航天发射场点火升空,成功将新一代载人飞船试验船等载荷送入预定轨道。

长征五号B的首飞成功有多重要?

中共中央、国务院、中央军委专门对这次任务的圆满成功发来贺电。

因为,这远远不止一型新火箭发射成功那么简单。

图片来源:人民画报

熟悉又陌生的新火箭

从型谱上来看,长征五号B运载火箭是去年年底复飞成功的长征五号运载火箭的亚型。

与长征五号相比,长征五号B最直观的差别就是取消芯二级,仅仅依靠四个助推器和芯一级火箭,就能将25吨的载荷送入近地轨道。

配备高比冲液氧-液氢发动机的芯一级,加上大推力的液氧-煤油助推器“半级”,长征五号B成为了我国首型投入使用的“一级半”火箭,这也是火箭技术先进性的标志。

图片来源:中国运载火箭技术研究院

不过,长征五号B并不是像积木一样,把长五的芯二级拿掉那么简单。在许多看不见的地方,长征五号B都下了大功夫。

比如,长征五号B采用了更多的新技术新设计,对箭体进行了减重。

发射对火箭的重量是很敏感的,尤其是最后直接送航天器入轨的那一级火箭,简单来说就是“末级火箭减重多少,就能多带多少载荷”。

就长征五号而言,最后送卫星和上面级组合体入轨的是芯二级,因此芯一级和助推器的减重就没有那么必要。

但是在长征五号B上,芯一级直送航天器入轨,那么芯一级的减重就可以直接提高火箭运载能力,而助推器的减重收益也大大提高了。

根据《中国航天报》的报道,仅对芯一级发动机舱的减重就达到400千克,对助推器的减重更是达到700千克。

长征五号B“减肥”,不仅提高了自身的机能,相关技术还能直接反哺长征五号基本型,通过技术快速迭代实现火箭性能的动态提高。

图片来源:中国航天科技集团

尽管少了数米长的芯二级,长征五号B运载火箭依然有近54米的高度,与57米的的长征五号不相上下。

这是因为长征五号B拥有目前国内最长的整流罩——长度20.5米,直径5.2米。

20.5米是什么概念呢?一般50座大客车的长度是10米左右,用于海上发射的长征十一号运载火箭高度是20.8米。

以至于硕大的新飞船在整流罩内,只能占据大概一半的高度。

图片来源:中国航天科技集团

如此庞大的整流罩,正是为中国大型空间站的建设准备的。

空间站建设的助推器

自1992年正式立项起,我国的载人航天工程就定下了“三步走”的发展战略。

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。

从神舟一号试验飞船到神舟五号杨利伟遨游太空,从神舟七号翟志刚在太空中挥动国旗到天宫系列空间实验室投入使用,中国载人航天已经全面实现了前两步走的预期目标。

而要迈出最后也是最困难的第三步,没有合适的大火箭是不行的。

中国空间站的核心舱“天和”,是长度16.6米、直径4.2米、重达22.5吨的庞然大物,能够支持3名航天员长期驻留,是空间站的“中军帐”。

其尺寸和质量超过了以往我国火箭运载能力的极限。

天和核心舱模型 | 图片来源:互联网

火箭是手段,航天器是目的。

没有手段就达不成目的,没有火箭,空间站只能是地面上的模型。

所以,长征五号B带着20米的整流罩来了。

图片来源:中国航天报

根据载人航天办公室消息,我国空间站将在2022年前后完成建造,共规划12次飞行任务。其中,天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱是空间站的基本架构,必须由最“给力”的长征五号B运载火箭承担发射任务。

可以说,长征五号B是中国空间站的“专车”和“助推器”,它的发射成功极大推动了中国载人航天工程的发展。

载人航天战略的“第三步”,迈出去了。

深空探测的定心丸

长征五号B的完美首秀,不仅是中国载人航天的重大突破,还坚定了中国深空探测必胜的信心。

今年3月16日和4月9日,长征七号甲和长征三号乙运载火箭连续发射失利,一时间中国航天陷入了低谷。

甚至在发射之前,长征五号B也无端遭遇“小道消息”中伤,说“发动机又出问题了,远望22把火箭拉回去了”等等。以至于科技日报紧急辟谣,远望22号运输船只是在执行火箭集装箱空箱海运任务。

远望22号火箭运输船 | 图片来源:科技日报

这种谣言和“小道消息”的流行,在一定程度上反映出爱好者们对长征五号的担忧。

从长征五号遥二失利开始,围绕长五系列火箭的芯一级YF-77发动机,科技工作者进行了长达两年的“归零”,期间几度挫折几度反复,最终找对了病灶,实现了长五遥三火箭的复飞成功。

YF-77是我国第一次研制用于起飞级的大推力液氧-液氢发动机,如果说长征五号系列是我国未来火箭的基础,那么YF-77发动机就是基础的基础。

一旦出现问题,整个长五家族都要受到影响。


中国行星探测工程——“天问” | 图片来源:国家航天

刚刚公布的“天问一号”火星探测器,如果错过今年年中的发射窗口就要再等两年。

而因长五遥二失利被迫推迟的嫦娥五号探月任务,更是等了太久。

嫦娥五号探测器 | 图片来源:国家航天局

这些项目,都是以长征五号运载火箭发射的。

长征五号B对于YF-77发动机来说,是一次难度更高的大考:“一级半”入轨的长五B,芯级的瞬时过载与稳定过载都比“两级半”的长五更大,YF-77发动机的工作条件更为严酷。

事实证明,浴火重生的YF-77发动机交出了一份完美的答卷,给大家吃了一颗“定心丸”,让我们更有信心面对接下来的挑战。

都说中国是“基建狂魔”,这是在地球上。

从近地大型空间站,到月球,再到行星际空间,中国航天也在进行着“基建狂魔”般的大工程建设。

大工程当然需要大火箭。

我们的大火箭在实践中越来越成熟,我们的“太空基建”也终将逢山开路、遇水架桥,无往而不利。

图片来源:人民画报

就像我们在地球上做到的那样,快马加鞭未下鞍。

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石豪

石豪

科研工作者、航空航天观察者

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来源:观察者网 | 责任编辑:武守哲
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