5月5日18點左右,我國“長征五號B”運載火箭在海南文昌發射中心發射升空, 本次搭載的是我國“新一代載人飛船試驗船”。這是該型號火箭的首次發射,距離上次“長征五號”運載火箭發射還不到半年時間。
中國最強火箭+新一代載人飛船試驗船升空,完成了中國今年以來首個重磅的航天發射任務,在後續探月工程、火星計劃緊隨其後的情況下,昨日的發射也開啟了中國航天在2020年的“超級模式”。

據悉,長征五號係列運載火箭今年共計劃執行三次發射任務。長征五號B首飛後,長征五號下半年將發射我國首個火星探測器;年底前,長征五號還將發射嫦娥五號月球探測器,計劃對月球表麵采樣後返回。
1
“胖五”家族又上新,這次有啥不一樣?
從運載能力來看,長征五號是我國運載能力最強的火箭,可實現近地軌道 25 噸級、地球同步轉移軌道 14 噸級的運力,在目前世界現役火箭中排名第三,僅次於獵鷹重型火箭(Falcon Heavy)和德爾塔重型火箭(Delta IV )。
長征五號運載火箭由於胖胖的身材被親切地稱作“胖五”,此次發射的長征五號B運載火箭就是長征五號係列火箭的首個改型,也是胖五家族的一名新成員,那麼長征五號B與長征五號究竟有什麼區別呢?

從外觀上看,長征五號高約56米,長征五號B高約53米,箭體都是五米直徑,都配備了4個助推器。雖然整體看起來差不多,但是它倆的構型卻完全不同。

長征五號是一型“兩級半”構型的火箭。所謂“兩級半”是指火箭的芯一級、芯二級再加上助推器這個“半級”。而長征五號B則是一型“一級半”構型的火箭,隻有芯一級和助推器,這樣不同構型的設計是由於它們所承擔發射任務完全不同。簡單來說,長征五號更像一個長跑選手,要把衛星送得更高更遠,而長征五號B類似於短跑選手,不需要很強的耐力,但是爆發力要好,一口氣衝到終點。
航天科技集團一院長征五號B運載火箭副主任設計師劉秉指出,比如大型的通信衛星和火星探測器、月球探測器等深空探測的任務,需要用長征五號來完成。 長征五號B運載火箭主要執行的是近地軌道的發射任務,例如近地軌道運行的空間站、艙段等等的發射,它們從任務上是有一定的區別。

長征五號B比長征五號少了一級箭體,個子卻隻矮了3米,最大的區別在於他們的“頭部”,也就是裝載航天器的整流罩大小。
長征五號的整流罩長度大約12.3米,而長征五號B火箭的整流罩長度達到了20.5米,有六七層樓那麼高,是我國目前最大的火箭整流罩。因為長征五號B是為我國空間站建設量身打造的專用火箭,所以必須有這麼大的腦袋,才能裝下空間站的各個艙段。
劉秉表示,這樣大規模的整流罩在國內屬於首次應用。那麼在研製過程中間,對於整流罩的馮·卡門錐段,前柱段以及後柱段等等的結構件開展了一係列的研製攻關,成功地攻克了大直徑整流罩的分離技術,為整個空間站任務研製鋪平了道路。
2
中國正式邁入“空間站時代”
藏在火箭頂部整流罩內,新一代載人飛船試驗船的上天開啟了中國載人航天的全新階段。新一代載人飛船的到來不僅是對美國、俄羅斯新一代載人飛船的追趕,中國載人空間站建設的推進也需要新一代的飛船承擔往返任務。

新一代飛船測試
從神舟一號到神舟十一號,中國逐步實現了無人到有人,從單人到多人的載人航天任務。在載人任務上也實現了航天員出艙行走、交會對接等任務。
而在貨運飛船方麵,天舟係列飛船也於 2017 年 4 月上天,不僅試驗了自動交會對接,還突破了推進劑在軌補加技術,這對未來建設載人空間站至關重要。
盡管如此,在與美國新一代載人飛船相比,中國的飛船設計和能力依然顯得有些老舊。如今美國和俄羅斯的飛船已經進一步專項追求返回艙的重複使用,以降低成本,同時貨運飛船也需要具備從空間站將貨物帶回地球的下行能力。

載人飛船對比,右側為美俄研製的新一代兩艙式載人飛船
要滿足未來航天任務的需求,中國新一代載人飛船開始走上舞台。
據了解,過去的神舟載人飛船采用資源艙+返回艙+軌道艙三艙的結構,而新一代多用途飛船采用與波音、SpaceX 類似的兩艙式設計(返回艙+服務資源艙),直徑 4.5 米,長度 7.2 米,重量 14 噸,其返回艙內部容積可達 13 立方米。
這意味著新一代載人飛船的體積和重量是神舟飛船的兩倍以上,在未來的運輸任務當中,新一代飛船上行運貨可達 4 噸,下行運貨可達 4.5 噸,實現了從無到有的升級。
與 SpaceX 載人龍飛船類似,中國新一代飛船將在同一飛船的基礎上開發出載人和貨運兩種型號的飛船。在載人能力上,新一代載人飛船的運載人數將從神舟飛船時期的 3 人,增加到 6-7 人。
跟隨全球航天的新潮流,新一代載人飛船研製團隊也在嚐試通過重複使用飛船返回艙的方式達到降低成本的目的,按照目前計劃, 新一代飛船返回艙未來最多可重複使用 10 次。
此外, 飛船采用模塊化設計,通過改變不同長度的服務資源艙模塊,可適應近地軌道飛行、載人月球探測和載人深空探測等多種任務。
根據已有報道,未來這款載人飛船還將進一步分為近地版和登月版,前者重量 14 噸,後者重量可達 20 噸,其中登月版將使用更大的服務艙,容納更多的推進劑,從而滿足載人登月任務的需求。
不過當下中國火箭運載能力依舊有限,遠未能夠將 20 噸的飛船送至月球軌道,在現階段, 服務於中國空間站建設才是新一代載人飛船的最重要意義。
事實上,在長征五號運載火箭成型、新一代飛船將投入使用的基礎之上,中國空間建設的計劃繼續推進,載人航天事業邁入了最終的空間站建設階段。
中國的載人空間站工程正式啟動於 2010 年,最終目標是在低地球軌道建設一個常駐的大型空間站。
而在長征五號之前,中國的火箭運載能力隻有 10 噸左右。因此“胖 5”火箭的投入使用就直接決定了空間站的建設任務能否順利推進。
根據目前計劃,中國將在 2021 年發射空間站的“天和”核心艙,承擔發射任務的自然是長征五號火箭,而最終將空間站組建完成的時間則在 2021 年至2023 年之間。
3
開啟中國航天黃金年
不管是中國還是世界,2020 年都是航天領域的黃金一年。其中每兩年多出現一次的火星探測窗口將在今年年中開啟,中國和美國都已計劃向火星發射探測器。 在載人方麵,美國將借助 SpaceX 之力,重啟載人發射任務;而對中國航天來說,隨著長征五號火箭的正式投入使用,包括空間站建設、火星任務和嫦娥探月工程也將在今年逐漸開展,而昨日的發射也正式拉開了中國航天關鍵一年的序幕。
近年來,商業航天領域發展同樣十分迅猛。作為在商業航天領域最早投資布局的機構之一,聯想之星將智能航天與前沿科技作為係統的方向之一。在該方向,聯想之星已投資零壹空間、天儀研究院、紫微科技以及海外項目RBC Signals等公司。目前國內商業航天已進入了新的發展階段,聯想之星堅定地看好中國商業航天的發展。
零壹空間
中國商業航天先鋒企業,火箭技術公司,致力於打造信息化、智能化、實戰化的“火箭+”產業服務平台,現擁有3家研究院,2個研究中心。2020年,零壹空間集團開拓火箭和總體設計、無線通信、智能控製、數據采集及試驗測試係統、保障裝備、固體動力6大技術領域和20種核心產品。同時探索新技術、新機製在宇航和國防軍工領域的運用,成為世界一流的商業航天集團。
天儀研究院
中國領先的商業航天公司,專注於研製麵向商業市場的航天係統與載荷,通過微小衛星為國內外的科學家、科研院所和商業公司提供短周期、低成本、一站式的空間科學實驗和技術驗證服務。
紫微科技
創立於2018年12月,致力於太空返回器的設計、研發和運營,打造“天地專車”,提供商業化的太空實驗和製造平台,具備快速靈活的物流和人員的天地往返能力,支持空間育種、空間製藥、空間新材料製造、深空探測、太空采礦、太空貨物運輸、太空旅遊等任務。
RBC Signals
成立於2015年6月,位於美國舊金山,是一家立足於為衛星運營商提供簡單實惠的方式和衛星完成通信,並且讓地麵站的擁有者通過閑置資源獲得收益的公司。
在商業航天的發展曆程中,民營企業正在發揮開創性的民間力量。2018年5月17日7時33分31秒,零壹空間自主研發的OS-X火箭“重慶兩江之星”成功點火升空。這也是中國首枚“民營自研商用亞軌道火箭”,開創了中國商業航天曆史上的嶄新起點。
今年3月27日,零壹空間集團某火箭試驗彈移動發射車在重慶兩江新區火箭智能總裝製造基地總裝完成,並成功交付客戶使用。

五年來,零壹空間致力於打造“信息化、智能化、實戰化”的“火箭+”產業服務平台,已開拓火箭和總體設計、無線通信、智能控製、數據采集及試驗測試係統、保障裝備、固體動力6大技術領域。
隨著新一代載人飛船的成功發射,我國載人航天將步入一個新時代。未來“胖五”和新一代載人飛船也將執行更多重要的航天任務。在全球商業航天領域百舸爭流的今天,我國航天“國家隊”與民營企業攜手發力,商業航天產業迎來發展黃金期。