長五B火箭首飛,未來將連續發射3個艙段組建中國空間站

新京報快訊(記者 倪偉)5月5日18時00分,長征五號B運載火箭在文昌航天發射場發射升空,將近22噸重的新一代載人飛船試驗船送入太空。
這是長征五號B的首次發射。雖然此次發射的是新一代載人飛船試驗船,但長五B未來的主要任務是發射空間站艙段。此次發射成功後,未來三次任務中,長五B將連續發射空間站三個艙段,組建中國空間站。
長五B在長征五號的基礎上研製而成,由中國航天科技集團有限公司一院抓總研製。
長征五號B開始轉運。史嘯 攝
釋疑1:長五B與長五將如何分工?
——長五專注中高軌和深空探測,長五B專注低軌空間站建設
長五B火箭在長征五號的基礎上研製而成,後者於2016年首飛,迄今已經發射過三次。
“長五與長五B在立項之初就確定為兩種最基本的構型,在後續很多大型試驗中,兩種狀態都是一並考慮的,它們屬於兄弟倆。”長征五號副總指揮曲以廣說。
長五與長五B同屬長征五號火箭係列,共享5m大直徑箭體結構、大推力液氧液氫發動機技術、大推力液氧煤油發動機技術等關鍵技術,但在設計方麵也有很多不同。
長五B芯級直徑5米,捆綁4個3.35米直徑的助推器,整流罩直徑5.2米,全箭總長約53.66米,起飛質量約849噸,起飛推力約1078噸,近地軌道(LEO)運載能力不低於22噸。
它被稱為中國第一個“一級半”火箭。“一級半”是指在火箭的一級上捆綁四個助推器,助推器即“半級”。而長五由一級、二級和助推器組成,是“二級半”。
從外觀上看,兩者最大區別在於整流罩,長五整流罩長約12.3米,而長五B整流罩達到20.5米,是中國最大的火箭整流罩。
縮減一級,長五B比長五矮了3米,但更重要的差別是用途。
多一級的長五擅於跑長途,“乘客”目的地包括3.6萬公裏的地球同步軌道、38萬公裏外的月球以及火星。長五B則運送目標距離更近的航天器,主要用於發射近地軌道大型衛星及飛船,這裏是我國空間站建設的主戰場,後續空間站核心艙等主要艙段,都由長五B送上天。
長征五號B火箭轉運過程中。鄧燁晨 攝
釋疑2、“一級半”火箭有何特殊能力?
——一步到位不需級間分離,降低發射風險
長五B這型“一級半”火箭的誕生,豐富了中國火箭的構型型譜,也讓中國航天活動有了更多的選擇。
火箭分單級火箭和多級火箭。單級火箭就是隻靠一級發動機點火,一步發射到位,長征火箭中還沒有一級火箭。長五B在一級上捆綁了四個助推器,算“一級半”火箭。
目前全球采用較多的是多級火箭。例如,我國發射載人飛船的長征二號F和發射貨運飛船的長征七號,都是二級半火箭。多級火箭的發射機製是,最下麵一級燃料先燃燒,燃燒完以後發動機關機,火箭一級分離;然後二級點火,燃燒完再分離,環環相扣。就像長跑中,不同級次火箭分別承擔“起跑、加速跑、衝刺跑、撞線跑”的接力過程。
我國火箭多采用多級形式,主要原因是能獲得良好的加速性能。但級數並不是越多越好,級數多了,控製更複雜,所以多級火箭一般不超過四級。
中國長征火箭構型覆蓋二級、兩級半、三級、三級半、四級,如今一級半的長五B豐富了長征家族型譜。
長征五號使用一級半構型,級數少、無級間分離,火箭可靠性得到提升。
級間分離是火箭飛行中動作最複雜、最容易出現問題的環節之一。級間分離時,下級發動機關機,級間分離火工品工作使兩級分開,為避免分開的兩級發生“追尾”碰撞,還需要側推小火箭或反推小火箭點火,使兩級隔開一段安全距離後,上級發動機再點火。
這一過程的控製非常複雜,所以,級數越少,分離次數就越少,發生故障的概率就越低。長五B一級半直接入軌,大大降低了風險性。
不過,曲以廣說,由於一級直接入軌,長五B入軌分離時刻的姿態參數以及整個彈道設計,與長五都不一樣,都要開展全新的工作,“各方麵技術都很難。”
長五B整流罩達到20.5米,是中國最大的火箭整流罩。史嘯 攝
釋疑3:“載人航天三箭”全部亮相,空間站建設進展如何?
——最早2021年啟動,通過三次發射組建空間站
早前,中國載人航天工程隻有一型專屬火箭:長征二號F。神舟飛船和天宮實驗室均由其發射。
如今,中國載人航天全麵進入空間站時代,工程任務更加複雜,對運載工具要求也更高。
在長征火箭家族中,將有三型火箭參與載人空間站工程中,分別是長征二號F、長征五號B以及長征七號。
長五B主要完成空間站核心艙及兩個實驗艙的發射;長征七號主要用於發射天舟貨運飛船,為空間站和航天員運送物資;長二F主要負責將航天員送入空間站。如今,三型火箭全部亮相完畢。
根據官方發布的消息,2020年,長征五號係列火箭將執行三次發射。長五B首飛之後,其後兩次均由長五執行,分別於7月左右發射火星探測器,以及年底前發射嫦娥五號月球探測器,實現月球采樣返回。
因此,中國空間站艙段的發射,最早將在2021年執行。長五B接下來三次任務中,將連續發射空間站三個艙段,組建中國空間站。
新京報記者 倪偉
編輯 陳思 校對 翟永軍