“胖五”迎來更廣闊舞臺 三大“絕技”助力航天強國

  

 

  長征五號遙四運載火箭發射天問一號火星探測器(國家航天局新聞宣傳中心 張高翔攝)

  人民網北京7月24日電(趙竹青)23日,伴隨著震耳欲聾的轟鳴聲,由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院(以下簡稱火箭院)抓總研制的長征五號遙四運載火箭在海南文昌航天發射場發射升空,成功將我國首個火星探測器——“天問一號”送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

  至此,長征五號系列運載火箭已經先后執行過發射高軌大衛星、發射載人飛船試驗船以及發射深空探測器三類任務,作為長征火箭家族的實力擔當,在助力航天強國建設的同時,“胖五”也將為中國航天搭建更大更廣闊的舞臺。

  絕技一:發射高軌大衛星——“更大更強” 

  長征五號運載火箭是我國新一代運載火箭首個立項研制的型號。它以大幅提升我國進入空間的能力為研制目標,是我國由航天大國向航天強國邁進的重要支撐和顯著標志之一。

  長征五號是個名副其實的“大個子”?;鸺炯壷睆綖?米,捆綁4個直徑3.35米的助推器,總長約57米,起飛質量約870噸,起飛推力超過1000噸,全部采用液氫、液氧、煤油等清潔燃料,地球同步轉移軌道(GTO)運載能力可達14噸。

  此前,我國用于發射高軌道衛星的主力火箭是有著“金牌火箭”美譽的長征三號甲系列火箭,其中運載能力最大的長征三號乙火箭地球同步轉移軌道(GTO)運載能力約為5.5噸,可以滿足目前絕大部分高軌道衛星的發射需求,比如北斗導航衛星、通信衛星等等。

  隨著衛星平臺的不斷發展,更大重量的衛星平臺相繼問世,對火箭的運載能力提出了更高要求,比如長征五號遙三火箭成功發射的實踐二十號衛星,工作軌道為地球同步軌道,重量達到了8噸,是之前高軌道衛星重量的近1.5倍。

  更大的衛星平臺意味著可以攜帶更多更先進的有效載荷,衛星的功能更多、能力更強,也需要更大規模的運載火箭實施發射?!伴L征五號運載火箭的地球同步轉移軌道運載能力約為14噸,發射8噸重量的衛星綽綽有余,如果搭配合適的上面級,還可以實現高軌衛星的一箭多星發射”,長征五號火箭總設計師李東介紹。

  長征五號運載火箭的出現也對滿足未來地球同步軌道衛星的發射需求提供了更多選擇。比如,如果衛星重量在5噸左右,既可以選擇用長征三號乙火箭以“一箭一星”方式發射,也可以通過長征五號火箭搭配上面級以“一箭雙星”方式發射,以此類推,如果衛星重量更輕,長征五號火箭一次發射可以將更多衛星送入軌道?!吧斫洶賾稹钡拈L征三號甲系列火箭可以提供高性價比,而運力強大的長征五號火箭則在多星部署上更勝一籌。

   

  長征五號遙四運載火箭發射天問一號火星探測器(國家航天局新聞宣傳中心 張高翔攝)

  絕技二:發射深空探測器——“穿越星際” 

  探索浩瀚宇宙,是中華民族千百年來孜孜以求的夢想,而深空探測,就是打開探索之門的“鑰匙”。

  此前,我國深空探測的主要研究對象是月球,用長征三號甲系列火箭相繼發射了“嫦娥一號”至“嫦娥四號”月球探測器,實現了探月工程“繞、落、回”三步走目標的前兩步。然而,如果要將更大重量的探測器送上月球,或者將探測器送往遙遠的火星,需要有更大運載能力的火箭,在長征火箭家族中只有長征五號火箭可以擔綱。因此,執行探月工程第三步任務的“嫦娥五號”月球探測器將由長征五號火箭實施發射。

  如果說月球是深空探測的起點,那么火星探測則是最大的熱門。我國的火星探測任務計劃通過一次發射實現火星的環繞、著陸和巡視探測。因此,“天問一號”火星探測器攜帶有火星車,在環繞探測的同時,實現在火星表面的軟著陸和巡視探測。任務的多樣性,對運載火箭的發射能力提出了更高要求。

  長征五號火箭出色的運載能力,為我國火星探測計劃奠定了堅實的基礎。相比之前的月球探測,“胖五”此次發射火星探測器,具有三個特點。

  一是入軌速度更高?;鸺c探測器分離時的速度將高于11.2千米/秒的第二宇宙速度,使得“天問一號”可以擺脫地球引力,這也是我國火箭首次達到這一速度。

  二是探測器更重?!疤靻栆惶枴被鹦翘綔y器的質量約5噸,比“嫦娥四號”月球探測器還要重一噸多,是目前我國發射的重量最重的探測器。

  三是發射軌道更加精細。為了讓探測器更加精確的入軌,研制團隊進行了精細化的“窄窗口多軌道”設計,將每天30分鐘的發射窗口細分成3個寬度10分鐘的窗口,對應3條發射軌道,14天的窗口期內一共設計了42條發射軌道,并首次實現了發射軌道的自動切換?!斑@在中國航天的發射歷史上是絕無僅有的,創造了火箭單次發射軌道設計數量的紀錄”,長征五號火箭總指揮王玨介紹到。

  不僅如此,長征五號火箭的出現,使得飛向距離地球更遠的木星、土星等行星成為可能。

   

  長征五號遙四運載火箭發射天問一號火星探測器前夕(國家航天局新聞宣傳中心 張高翔攝)

  絕技三:發射空間站艙段——“私人訂制” 

  同屬于長征五號系列火箭的長征五號B運載火箭,是我國首個采用一級半構型的新一代大型液體運載火箭,也是專門為載人航天工程空間站建設而研制的一型火箭,將為我國空間站核心艙和實驗艙提供“私人訂制”般的發射。

  長征五號B火箭同樣采用5米直徑的芯級和3.35米直徑的助推器,使用液氫、液氧、煤油等清潔燃料,并擁有國內最大的高度20.5米、直徑5.2米的整流罩,其高度相當于一座六層樓房,足夠容納下空間站的艙段。長征五號B火箭全箭總長約53.66米,起飛質量約849噸,起飛推力超過1000噸,近地軌道(LEO)運載能力可達25噸,使我國火箭運載能力站上20噸的平臺,進入世界第一梯隊。為了滿足空間站交會對接的要求,長征五號B火箭還具備“零窗口”發射能力,同時,其獨有的大推力直接入軌技術和大直徑艙箭分離技術,使得只用一級火箭直接將有效載荷送入預定軌道變為可能。

  根據我國載人航天工程“三步走”發展戰略,有著“神箭”美譽的長征二號F火箭承擔了發射載人飛船和空間實驗室任務,圓滿完成了前兩個階段的任務目標。載人航天工程第三步就是建造空間站,解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題??臻g站規模的擴大,也對運載火箭的能力提出了更高的要求,以空間站核心艙為例,全長16.6米,重量超過22噸,只有長征五號B火箭可以擔綱發射。今年5月5日,經歷了近十年研制的長征五號B火箭圓滿的完成了首飛任務,標志著空間站階段飛行任務首戰告捷,為全面實現我國載人航天工程第三步發展戰略奠定了堅實基礎。

  一同參與到載人航天工程中的還有另外兩型長征火箭,其中,長征七號火箭是為發射貨運飛船而全新研制的新一代中型運載火箭,負責向空間站運輸“太空快遞”;長征二號F火箭是享有盛譽的“神箭”,也是目前我國唯一的載人火箭、航天員進入太空的“專屬火箭”。

  未來兩到三年,載人航天工程的長征“三勇士”,將共同見證我國空間站建設的每一步。

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