原标题:长征七号首飞成功
昨晚,我国新一代运载火箭长征七号在海南文昌航天发射场点火升空。
长征七号运载火箭结构示意图
●验证新一代飞船相关气动数据
●明年4月将发射首艘货运飞船
昨晚,我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的长征七号运载火箭,在海南文昌航天发射场首次发射成功。在验证新一代飞船的气动外形设计,获取相关气动特性等数据后,26日下午返回舱将以弹道方式返回东风着陆场。明年4月,长征七号将搭载我国首艘货运飞船升空。
作为我国升级版的“太空摆渡车”,长征七号将有效提升我国进出空间的能力。和家族其他兄弟相比,长征七号在身高体重、技术细节上有哪些过人之处?在我国载人航天工程中处于什么样的地位?请看长征七号的自述——
有体型 我是火箭家族“长腿大力士”
我生活在“长征系列”的大家族内,我出生在2016年4月,和五哥长五、六哥长六都是长征家族的新一代。
我的首飞被安排在海南文昌航天发射场,要知道,我的首飞可是我国空间站建设的开局之战。未来,我可是在役主力火箭的接班人,为我国长期有人照料的空间站搭建起“天地运输走廊”。
我在家族里算是出了名的“大力士”。身高53.1米,腰围3.35米,我有4条“大长腿”作为助推器,这四条腿长约27米,是家族中最长的,接近现役火箭助推器的2倍呢。因此,我的“力气”也是已执行任务的兄弟里面最大的,起飞总推力约720吨。相比一般中型火箭,我近地轨道运载能力达到13.5吨,高了将近4吨,太阳同步轨道达到5.5吨。
我们火箭家族都是钢筋铁骨的“大个子”,体重都是几百吨,但大家也许不知道,这其中90%以上都是燃料。太空那么大,每次出发我都尽量“吃饱”。
我的任务是把卫星等载荷送去太空。到太空一次不容易,我要把更多的重量留给我的“乘客”,可以多携带一些试验产品等载荷,所以我很注重自己的“瘦身”,外壳、电缆、仪器这些死重都通过设计变得简洁,减轻重量,不浪费我的每分“力气”。
有能耐 我个头大还是一个“技术控”
虽然从体型上看我是一个庞然大物,但我身上凝聚了设计师的智慧和对细节的完美追求。
举个例子,我身上有一个助推氧箱,立起来有4层楼这么高,上面的9条环缝的焊接误差控制在5毫米之内。为了能够控制尺寸超差,技术人员把工作做到了极致。在每一个焊接缝处,他们都用刮刀一点一点刮削,直到把有可能造成焊接缺陷的残渣全部清除干净,力求做到完美。
除此之外,我在设计上拥有更多的独到之处,能应对海南的高温、高湿、盐雾、浅层风及雷电等自然环境带来的新挑战。每年8月至11月,海南发射场会受到强热带风暴和台风影响,我的局部结构被加强了,还专门为我设计了一个“防风减载装置”,有了这套装置再也不用担心大风天气了。
另一方面,海南降水量大,全年12小时内降水5毫米至15毫米的中雨较多,我们家族成员都怕下雨,大多会避开雷雨天发射,因为仪器电缆一旦被水打湿会影响信号传输,关系到飞行的成败。但我可不怕,因为我专门做了防水设计。你们知道吗,在我身上仅电连接器防水部位就有千余处,工作量之大可见一斑。
而且,我身上还融入了全数字三维设计制造理念,从设计到出生,都采用全三维数字平台,以直观的三维模型取代了过去二维图纸。
有范儿 我是绿色环保主义者
很多人都知道,我们火箭家族使用的常规推进剂燃烧后会产生有毒有污染的氮化物,而且制备成本也比较高。随着发动机技术的改进和隔热技术的提升,我采用的是全液氧煤油燃料,燃烧后产生的是二氧化碳和水,不会对环境造成任何污染,同时,这套绿色动力系统更具有国际范儿。
告诉大家一个可能会被忽视的小细节,通常在下达点火指令1秒钟后你们就能看到橙色火焰在底部出现,但是我却要在指令下达7.4秒后才会看到颜色发白的尾焰。这是因为我是我们国家第一台闭式发动机,这样的好处在于没有废的燃料排除,燃烧效率更高,也更环保。
有使命 重型运载15年内有望首飞
除此之外,我还身负更加艰巨的使命,因为是按照载人航天标准设计的火箭,设计可靠性更强,未来成熟以后将成为新一代载人火箭,用于发射新一代载人飞船。这就是能力越大,责任越大的道理。
和大家分享一个未来的规划,我国将全面开展可重复使用运载火箭、空间运输平台等更为前沿技术领域的预先研究工作。而且,长征家族的超大力士重型运载火箭正在开展关键技术攻关,15年内有望实现首飞。他的运载能力是我的5倍多,完全能够满足未来载人月球探测、火星取样返回、太阳系行星探测等多种任务。
揭秘
点火瞬间 火箭经历“冰火两重天”
新一代中型运载火箭长征七号在燃料使用上以液氧和煤油为主,处理好燃料贮箱的极低温度与火箭火焰的超高温度这个“冰火两重天”,是火箭发射的重要工艺之一。
在发射之前,长征七号要完成170立方米的煤油和340吨液氧的加注。其中,液氧的温度达到了零下183℃。存储液氧的贮箱的制造采用绝热工艺,在各层之间抽真空,保证了贮箱的保“冷”效果。
液氧的加注要持续将近8个小时,整个加注程序一直到点火前2分钟才会结束。
说长征七号要经历“冰火两重天”,是因为在点火一瞬间之后,零下100多摄氏度的燃料就将变成3000多摄氏度的热焰,瞬间完成冰到火的转化,发射平台瞬间接近3000摄氏度。
发射塔装有一个能容纳600吨的水箱,在火箭飞到5米高以后,“大流量喷水降温降噪系统”向箭体尾部火焰中心喷水,完成400吨的喷水量,发射平台核心区降温幅度在1000摄氏度左右。
本组文图据新华社