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  • 筑梦“天宫”|长五B火箭:空间站舱段“专属列车”有绝技

作者:淘小白5-5 18:05分类: 互联网

4月29日,由中国航天科技集团有限公司一院抓总研制的长征五号B遥二运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,将载人航天工程空间站天和核心舱精准送入预定轨道,发射任务取得圆满成功,中国载人航天工程空间站建设首战告捷。

“天和”核心舱,全长约18.1米,最大直径约4.2米,发射质量20-22吨。 本文图片 澎湃影像

持续优化再升级

长征五号B火箭是专门为我国载人航天工程空间站建设而研制的一型新型运载火箭,于2020年5月5日成功首飞。长征五号B遥二火箭发射空间站核心舱,是长征五号B火箭的首次应用性发射,也是空间站建造的开局之战,将全面吹响我国打造载人空间站的集结号,举国关注、举世瞩目。

航天科技集团一院长征五号系列火箭总指挥王珏介绍说,长五B火箭是我国首型“一级半”火箭,目前近地轨道运载能力最大的运载火箭,代表了我国运载火箭技术的最高水平,近地轨道运载能力不低于22 吨,是个不折不扣的“大力士”。

载人空间站舱段是我国迄今为止重量最大的载荷,质量重达20余吨,而长征五号B火箭拥有长度达到 20.5 米的国内最大整流罩,近地轨道运载能力达到25 吨级,是我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭。发射载人空间站舱段,只有长征五号B运载火箭能够胜任。

为了满足空间站任务要求,研制团队开展了一系列技术攻关和创新,相继攻克了超大整流罩研制、大直径舱箭连接分离、大推力直接入轨偏差精确控制等核心技术,并在此基础上进行了持续优化和改进,实现了创新技术的再升级。结合空间站舱段任务特点,长征五号B火箭事先规划了应急轨道,这也是我国首次在非载人火箭上应用该项技术,以确保发射万无一失。与此同时,火箭还突破了零窗口发射技术,能将“零窗口”拓展到±1 分钟的“窄窗口”,以更好地满足后续实验舱与核心舱进行空间交会对接的需要。

交会对接就好比在太空“穿针引线”,失之毫厘差之千里,一旦出现偏差,空间站舱段就要消耗燃料来变轨满足对接要求,造成能力损失。但长征五号B火箭是低温火箭,面临着低温推进剂加注问题和复杂的发射前流程,实施“零窗口”发射相比常温火箭难度大得多。

长征五号B火箭总体副主任设计师李平岐介绍说,为了解决这个问题,研制团队对箭上控制系统迭代制导方案进行了优化改进,实现了起飞时间与预定时间的误差不超过±1 分钟时,火箭可以在飞行过程中修正偏差,将空间站轨道舱精准送入原定目标位置。也就是说,只要在这两分钟里点火起飞,火箭到达的都是唯一的终点,助力空间站舱段在太空中实现顺利“牵手”。

2018年11月7日,拍摄到的“天和”号空间站核心舱。在2018珠海航展上,中国下一代空间站核心舱的“天和”号空间站核心舱首次以1:1实物形式(工艺验证舱)面向公众展出。

长征“三勇士”将迎高密度发射

继长征五号B运载火箭跑出“第一棒”后,长征七号运载火箭和长征二号F运载火箭将接力发射货运飞船和载人飞船。这将是我国航天历史上首次呈现多型长征火箭执行同一任务的情况。

长征五号B火箭以长征五号运载火箭为基础改进研制而成,“两兄弟”遵循模块化、系列化的研制思路,实现了助推器和芯一级模块的完全共用,不仅降低了研制成本,而且 实现了对共性技术的最大验证,提升了火箭的可靠性和任务适应性。

此前,“胖五”已经在1年之内完成了包括天问一号火星探测器和嫦娥五号探测器在内的4次重量级发射任务。长征五号B遥二火箭成功发射空间站核心舱后,“胖五”实现16个月“五连胜”,已成为新一代运载火箭中首个进行高密度发射的型号。

按照空间站建造任务规划,今明两年我国将接续实施11次飞行任务,包括3次空间站舱段发射、4次货运飞船发射以及4 次载人飞船发射,于2022 年完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程“三步走”发展战略“第三步”的任务目标。

货运飞船将由长征七号运载火箭同样在中国文昌航天发射场发射,神舟载人飞船将由长征二号 F 火箭在中国酒泉卫星发射中心发射。

长征二号F运载火箭系统、长征七号运载火箭系统以及长征五号B运载火箭系统,均由中国航天科技集团有限公司研制,是目前载人航天工程中的三大运载火箭系统。他们各司其职,为中国空间站的建造运营搭建起“天地运输走廊”。

长征二号F运载火箭(CZ-2F)是我国第一种为载人航天研制的高可靠性、高安全性的运载火箭。与其它火箭相比,增加了2个新系统,即逃逸系统和故障检测处理系统。火箭全长58.34米,起飞重量479.8吨。火箭芯级直径3.35米,助推器直径2.25米,整流罩最大直径3.8米。火箭最大截面直径10.2米。

长征二号F运载火箭于1999年首飞,2003年发射了神舟五号载人飞船,实现了中国人飞天梦想。发射神舟七号飞船后,为了满足交会对接任务的需要,火箭进行了改进设计。此后又成功发射了天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室以及神舟八号、九号、十号、十一号载人飞船。目前,长征二号 F 运载火箭是我国唯一一种载人运载火箭。

长征七号运载火箭(CZ-7)是为满足我国载人空间站工程发射货运飞船的需求,全新研制的新一代高可靠、高安全的中型运载火箭。火箭采用“两级半”构型,总长 53.1 米,芯级直径 3.35 米,捆绑 4 个 2.25 米的助推器,起飞质量约 597 吨。

2016年6月25日,长征七号运载火箭在中国文昌航天发射场首飞成功,拉开了中国载人航天工程空间实验室任务的序幕。2017年4月20日晚,长征七号运载火箭成功将天舟一号货运飞船精准送入预定轨道。

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