長(zhǎng)五B火箭攜“夢(mèng)天”出征：“大力士”、“大腦袋”、簡(jiǎn)構(gòu)型

中新網(wǎng)海南文昌10月31日電 (馬帥莎 董佳瑩)繼7月成功發(fā)射問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙后，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“長(zhǎng)五B火箭”)10月31日再次從文昌航天發(fā)射場(chǎng)起飛，成功將中國(guó)空間站第三個(gè)艙段，也是中國(guó)迄今為止發(fā)射的最重載荷——夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射至預(yù)定軌道。

中國(guó)空間站艙段重量和體積都比普通衛(wèi)星大得多，作為空間站艙段“專(zhuān)列”，長(zhǎng)五B火箭如何滿足大塊頭“乘客”的特殊需求？完成空間站三個(gè)艙段發(fā)射任務(wù)后，未來(lái)長(zhǎng)五B火箭還有哪些任務(wù)規(guī)劃？火箭專(zhuān)家對(duì)此作出專(zhuān)業(yè)解讀。

圖為長(zhǎng)征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭。 屠海超 攝

“大力士”：發(fā)射中國(guó)迄今為止最重載荷

作為中國(guó)目前近地軌道運(yùn)載能力最大的火箭，長(zhǎng)五B火箭將中國(guó)長(zhǎng)征系列火箭近地軌道的運(yùn)載能力由8.6噸提升至25噸，被稱(chēng)為長(zhǎng)征火箭家族中的“大力士”。中國(guó)空間站的三個(gè)艙段重量均超過(guò)22噸，其中夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙是中國(guó)迄今為止重量最大的載荷，約23.3噸。

長(zhǎng)五B火箭的“大力氣”是怎么來(lái)的？火箭充分發(fā)掘了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)大推力、氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)高比沖的優(yōu)勢(shì)，8臺(tái)120噸級(jí)的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，里面的最高壓強(qiáng)有500個(gè)大氣壓，相當(dāng)于能把黃浦江的水直接抽到5000米高的青藏高原，起飛推力可達(dá)1000多噸。而一級(jí)火箭配置的2臺(tái)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，因其比沖高的特點(diǎn)，使火箭能夠以較少的燃料獲得較大的推力。

“所謂比沖，就是發(fā)動(dòng)機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)燃燒一定量的燃料所產(chǎn)生的推力，這可以形象地理解為汽車(chē)的‘油耗’，使用液氫和液氧推進(jìn)劑的發(fā)動(dòng)機(jī)‘油耗’較低，是目前我們掌握的比沖較高的推進(jìn)劑之一?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)五B火箭總體副主任設(shè)計(jì)師劉秉說(shuō)。

北京時(shí)間10月31日15時(shí)37分，搭載空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭，在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約8分鐘后，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝

“大腦袋”：國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)最大整流罩

長(zhǎng)五B火箭不僅“腰身粗”，而且頂著一個(gè)“大腦袋”，有火箭“冰墩墩”之稱(chēng)。而這個(gè)“大腦袋”其實(shí)就是整流罩。

整流罩是運(yùn)載火箭的重要組成部分，用于保護(hù)衛(wèi)星或其他有效載荷免受氣動(dòng)力、氣動(dòng)加熱及聲振等有害環(huán)境的影響。長(zhǎng)五B火箭擁有目前中國(guó)最長(zhǎng)最大的整流罩，整流罩長(zhǎng)度達(dá)到20.5米、直徑5.2米，容積達(dá)360立方米。如此寬敞的空間，也是為了發(fā)射空間站艙段而量身打造的。

一院長(zhǎng)五B火箭結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)師王乾表示，本次任務(wù)火箭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)較上一發(fā)沒(méi)有較大變化。型號(hào)隊(duì)伍根據(jù)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙操作需求，對(duì)整流罩外部操作開(kāi)口進(jìn)行了適應(yīng)性匹配。

簡(jiǎn)構(gòu)型：一級(jí)半直接入軌

長(zhǎng)五B火箭是中國(guó)現(xiàn)役運(yùn)載火箭中唯一一款一級(jí)半直接入軌的火箭，豐富和完善了新一代運(yùn)載火箭的型譜。

中國(guó)現(xiàn)役火箭都是多級(jí)火箭，多級(jí)火箭需要先通過(guò)下面級(jí)火箭點(diǎn)火加速，再通過(guò)上面級(jí)火箭調(diào)節(jié)入軌姿態(tài)和入軌精度。這就好比長(zhǎng)跑，不同級(jí)次的火箭分別承擔(dān)“起跑、加速跑、沖刺跑、撞線跑”的“接力”過(guò)程。長(zhǎng)五B火箭則只用一級(jí)半火箭直接入軌，從點(diǎn)火到入軌一氣呵成。

減少火箭級(jí)數(shù)有何好處？專(zhuān)家表示，火箭級(jí)間分離是影響飛行成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，控制過(guò)程非常復(fù)雜，地面試驗(yàn)邊界條件與真實(shí)分離環(huán)境有較大差別，是火箭研制的難點(diǎn)之一。因此級(jí)數(shù)越少，分離次數(shù)就越少，發(fā)生故障的概率就越低。長(zhǎng)五B火箭一級(jí)半直接入軌，減少了分離次數(shù)，可進(jìn)一步提升可靠性。

北京時(shí)間10月31日15時(shí)37分，搭載空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭，在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約8分鐘后，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝

空間站艙段“專(zhuān)列”未來(lái)還有哪些任務(wù)？

長(zhǎng)五B火箭是專(zhuān)為中國(guó)空間站艙段發(fā)射任務(wù)打造的一型運(yùn)載火箭，有空間站艙段“專(zhuān)屬列車(chē)”之稱(chēng)。從2020年首飛成功，2021年順利托舉天和核心艙，到今年先后護(hù)送問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙入軌，長(zhǎng)五B火箭實(shí)現(xiàn)100%的成功率。

一院長(zhǎng)五火箭副總設(shè)計(jì)師黃兵介紹稱(chēng)，長(zhǎng)五系列火箭連續(xù)成功發(fā)射的高可靠性得到了客戶青睞。未來(lái)，中國(guó)一系列大型衛(wèi)星等將逐步立項(xiàng)研制，長(zhǎng)五系列火箭也將逐步進(jìn)入高密度發(fā)射狀態(tài)，預(yù)計(jì)到2024年，發(fā)射需求將達(dá)到每年4至5發(fā)。

據(jù)了解，長(zhǎng)五B火箭將承擔(dān)中國(guó)第一個(gè)大型空間巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)射任務(wù)，屆時(shí)望遠(yuǎn)鏡將與空間站共軌飛行，開(kāi)展更多的宇宙空間探測(cè)和前沿科學(xué)研究。未來(lái)長(zhǎng)五B火箭還將與遠(yuǎn)征系列上面級(jí)形成組合，形成多星組網(wǎng)發(fā)射的能力，充分發(fā)揮運(yùn)載能力大、單位有效載荷經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢(shì)，滿足國(guó)家不同發(fā)射任務(wù)需求。(完)