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长五B火箭首飞,未来将连续发射3个舱段组建空间站

长五B火箭首飞,未来将连续发射3个舱段组建空间站
2020年05月05日 18:22 新京报

  原标题:长五B火箭首飞,未来将连续发射3个舱段组建中国空间站

  新京报快讯(记者 倪伟)5月5日18时00分,长征五号B运载火箭在文昌航天发射场发射升空,将近22吨重的新一代载人飞船试验船送入太空。

  这是长征五号B的首次发射。虽然此次发射的是新一代载人飞船试验船,但长五B未来的主要任务是发射空间站舱段。此次发射成功后,未来三次任务中,长五B将连续发射空间站三个舱段,组建中国空间站。

  长五B在长征五号的基础上研制而成,由中国航天科技集团有限公司一院抓总研制。

长征五号B开始转运。史啸 摄长征五号B开始转运。史啸 摄

  释疑1:长五B与长五将如何分工?

  ——长五专注中高轨和深空探测,长五B专注低轨空间站建设

  长五B火箭在长征五号的基础上研制而成,后者于2016年首飞,迄今已经发射过三次。

  “长五与长五B在立项之初就确定为两种最基本的构型,在后续很多大型试验中,两种状态都是一并考虑的,它们属于兄弟俩。”长征五号副总指挥曲以广说。

  长五与长五B同属长征五号火箭系列,共享5m大直径箭体结构、大推力液氧液氢发动机技术、大推力液氧煤油发动机技术等关键技术,但在设计方面也有很多不同。

  长五B芯级直径5米,捆绑4个3.35米直径的助推器,整流罩直径5.2米,全箭总长约53.66米,起飞质量约849吨,起飞推力约1078吨,近地轨道(LEO)运载能力不低于22吨。

  它被称为中国第一个“一级半”火箭。“一级半”是指在火箭的一级上捆绑四个助推器,助推器即“半级”。而长五由一级、二级和助推器组成,是“二级半”。

  从外观上看,两者最大区别在于整流罩,长五整流罩长约12.3米,而长五B整流罩达到20.5米,是中国最大的火箭整流罩。

  缩减一级,长五B比长五矮了3米,但更重要的差别是用途。

  多一级的长五擅于跑长途,“乘客”目的地包括3.6万公里的地球同步轨道、38万公里外的月球以及火星。长五B则运送目标距离更近的航天器,主要用于发射近地轨道大型卫星及飞船,这里是我国空间站建设的主战场,后续空间站核心舱等主要舱段,都由长五B送上天。

长征五号B火箭转运过程中。邓烨晨 摄长征五号B火箭转运过程中。邓烨晨 摄

  释疑2、“一级半”火箭有何特殊能力?

  ——一步到位不需级间分离,降低发射风险

  长五B这型“一级半”火箭的诞生,丰富了中国火箭的构型型谱,也让中国航天活动有了更多的选择。

  火箭分单级火箭和多级火箭。单级火箭就是只靠一级发动机点火,一步发射到位,长征火箭中还没有一级火箭。长五B在一级上捆绑了四个助推器,算“一级半”火箭。

  目前全球采用较多的是多级火箭。例如,我国发射载人飞船的长征二号F和发射货运飞船的长征七号,都是二级半火箭。多级火箭的发射机制是,最下面一级燃料先燃烧,燃烧完以后发动机关机,火箭一级分离;然后二级点火,燃烧完再分离,环环相扣。就像长跑中,不同级次火箭分别承担“起跑、加速跑、冲刺跑、撞线跑”的接力过程。

  我国火箭多采用多级形式,主要原因是能获得良好的加速性能。但级数并不是越多越好,级数多了,控制更复杂,所以多级火箭一般不超过四级。

  中国长征火箭构型覆盖二级、两级半、三级、三级半、四级,如今一级半的长五B丰富了长征家族型谱。

  长征五号使用一级半构型,级数少、无级间分离,火箭可靠性得到提升。

  级间分离是火箭飞行中动作最复杂、最容易出现问题的环节之一。级间分离时,下级发动机关机,级间分离火工品工作使两级分开,为避免分开的两级发生“追尾”碰撞,还需要侧推小火箭或反推小火箭点火,使两级隔开一段安全距离后,上级发动机再点火。

  这一过程的控制非常复杂,所以,级数越少,分离次数就越少,发生故障的概率就越低。长五B一级半直接入轨,大大降低了风险性。

  不过,曲以广说,由于一级直接入轨,长五B入轨分离时刻的姿态参数以及整个弹道设计,与长五都不一样,都要开展全新的工作,“各方面技术都很难。”

长五B整流罩达到20.5米,是中国最大的火箭整流罩。史啸 摄长五B整流罩达到20.5米,是中国最大的火箭整流罩。史啸 摄

  释疑3:“载人航天三箭”全部亮相,空间站建设进展如何?

  ——最早2021年启动,通过三次发射组建空间站

  早前,中国载人航天工程只有一型专属火箭:长征二号F。神舟飞船和天宫实验室均由其发射。

  如今,中国载人航天全面进入空间站时代,工程任务更加复杂,对运载工具要求也更高。

  在长征火箭家族中,将有三型火箭参与载人空间站工程中,分别是长征二号F、长征五号B以及长征七号。

  长五B主要完成空间站核心舱及两个实验舱的发射;长征七号主要用于发射天舟货运飞船,为空间站和航天员运送物资;长二F主要负责将航天员送入空间站。如今,三型火箭全部亮相完毕。

  根据官方发布的消息,2020年,长征五号系列火箭将执行三次发射。长五B首飞之后,其后两次均由长五执行,分别于7月左右发射火星探测器,以及年底前发射嫦娥五号月球探测器,实现月球采样返回。

  因此,中国空间站舱段的发射,最早将在2021年执行。长五B接下来三次任务中,将连续发射空间站三个舱段,组建中国空间站。

  新京报记者 倪伟

责任编辑:张建利

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