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“胖五”迎来更广阔舞台 三大“绝技”助力航天强国

时间:2020-7-25 11:03:45 点击:

  核心提示: 长征五号遥四运载火箭发射天问一号火星探测器(国家航天局新闻宣传中心 张高翔摄) 人民网北京7月24日电(赵竹青)23日,伴随着震耳欲聋的轰鸣声,由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以...

长征五号遥四运载火箭发射天问一号火星探测器(国家航天局新闻宣传中心 张高翔摄)

人民网北京7月24日电(赵竹青)23日,伴随着震耳欲聋的轰鸣声,由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称火箭院)抓总研制的长征五号遥四运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空,成功将我国首个火星探测器——“天问一号”送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

至此,长征五号系列运载火箭已经先后执行过发射高轨大卫星、发射载人飞船试验船以及发射深空探测器三类任务,作为长征火箭家族的实力担当,在助力航天强国建设的同时,“胖五”也将为中国航天搭建更大更广阔的舞台。

绝技一:发射高轨大卫星——“更大更强”

长征五号运载火箭是我国新一代运载火箭首个立项研制的型号。它以大幅提升我国进入空间的能力为研制目标,是我国由航天大国向航天强国迈进的重要支撑和显著标志之一。

长征五号是个名副其实的“大个子”。火箭芯级直径为5米,捆绑4个直径3.35米的助推器,总长约57米,起飞质量约870吨,起飞推力超过1000吨,全部采用液氢、液氧、煤油等清洁燃料,地球同步转移轨道(GTO)运载能力可达14吨。

此前,我国用于发射高轨道卫星的主力火箭是有着“金牌火箭”美誉的长征三号甲系列火箭,其中运载能力最大的长征三号乙火箭地球同步转移轨道(GTO)运载能力约为5.5吨,可以满足目前绝大部分高轨道卫星的发射需求,比如北斗导航卫星、通信卫星等等。

随着卫星平台的不断发展,更大重量的卫星平台相继问世,对火箭的运载能力提出了更高要求,比如长征五号遥三火箭成功发射的实践二十号卫星,工作轨道为地球同步轨道,重量达到了8吨,是之前高轨道卫星重量的近1.5倍。

更大的卫星平台意味着可以携带更多更先进的有效载荷,卫星的功能更多、能力更强,也需要更大规模的运载火箭实施发射。“长征五号运载火箭的地球同步转移轨道运载能力约为14吨,发射8吨重量的卫星绰绰有余,如果搭配合适的上面级,还可以实现高轨卫星的一箭多星发射”,长征五号火箭总设计师李东介绍。

长征五号运载火箭的出现也对满足未来地球同步轨道卫星的发射需求提供了更多选择。比如,如果卫星重量在5吨左右,既可以选择用长征三号乙火箭以“一箭一星”方式发射,也可以通过长征五号火箭搭配上面级以“一箭双星”方式发射,以此类推,如果卫星重量更轻,长征五号火箭一次发射可以将更多卫星送入轨道。“身经百战”的长征三号甲系列火箭可以提供高性价比,而运力强大的长征五号火箭则在多星部署上更胜一筹。

长征五号遥四运载火箭发射天问一号火星探测器(国家航天局新闻宣传中心 张高翔摄)

绝技二:发射深空探测器——“穿越星际”

探索浩瀚宇宙,是中华民族千百年来孜孜以求的梦想,而深空探测,就是打开探索之门的“钥匙”。

此前,我国深空探测的主要研究对象是月球,用长征三号甲系列火箭相继发射了“嫦娥一号”至“嫦娥四号”月球探测器,实现了探月工程“绕、落、回”三步走目标的前两步。然而,如果要将更大重量的探测器送上月球,或者将探测器送往遥远的火星,需要有更大运载能力的火箭,在长征火箭家族中只有长征五号火箭可以担纲。因此,执行探月工程第三步任务的“嫦娥五号”月球探测器将由长征五号火箭实施发射。

如果说月球是深空探测的起点,那么火星探测则是最大的热门。我国的火星探测任务计划通过一次发射实现火星的环绕、着陆和巡视探测。因此,“天问一号”火星探测器携带有火星车,在环绕探测的同时,实现在火星表面的软着陆和巡视探测。任务的多样性,对运载火箭的发射能力提出了更高要求。

长征五号火箭出色的运载能力,为我国火星探测计划奠定了坚实的基础。相比之前的月球探测,“胖五”此次发射火星探测器,具有三个特点。

一是入轨速度更高。火箭与探测器分离时的速度将高于11.2千米/秒的第二宇宙速度,使得“天问一号”可以摆脱地球引力,这也是我国火箭首次达到这一速度。

二是探测器更重。“天问一号”火星探测器的质量约5吨,比“嫦娥四号”月球探测器还要重一吨多,是目前我国发射的重量最重的探测器。

三是发射轨道更加精细。为了让探测器更加精确的入轨,研制团队进行了精细化的“窄窗口多轨道”设计,将每天30分钟的发射窗口细分成3个宽度10分钟的窗口,对应3条发射轨道,14天的窗口期内一共设计了42条发射轨道,并首次实现了发射轨道的自动切换。“这在中国航天的发射历史上是绝无仅有的,创造了火箭单次发射轨道设计数量的纪录”,长征五号火箭总指挥王珏介绍到。

不仅如此,长征五号火箭的出现,使得飞向距离地球更远的木星、土星等行星成为可能。

长征五号遥四运载火箭发射天问一号火星探测器前夕(国家航天局新闻宣传中心 张高翔摄)

绝技三:发射空间站舱段——“私人订制”

同属于长征五号系列火箭的长征五号B运载火箭,是我国首个采用一级半构型的新一代大型液体运载火箭,也是专门为载人航天工程空间站建设而研制的一型火箭,将为我国空间站核心舱和实验舱提供“私人订制”般的发射。

长征五号B火箭同样采用5米直径的芯级和3.35米直径的助推器,使用液氢、液氧、煤油等清洁燃料,并拥有国内最大的高度20.5米、直径5.2米的整流罩,其高度相当于一座六层楼房,足够容纳下空间站的舱段。长征五号B火箭全箭总长约53.66米,起飞质量约849吨,起飞推力超过1000吨,近地轨道(LEO)运载能力可达25吨,使我国火箭运载能力站上20吨的平台,进入世界第一梯队。为了满足空间站交会对接的要求,长征五号B火箭还具备“零窗口”发射能力,同时,其独有的大推力直接入轨技术和大直径舱箭分离技术,使得只用一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道变为可能。

根据我国载人航天工程“三步走”发展战略,有着“神箭”美誉的长征二号F火箭承担了发射载人飞船和空间实验室任务,圆满完成了前两个阶段的任务目标。载人航天工程第三步就是建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。空间站规模的扩大,也对运载火箭的能力提出了更高的要求,以空间站核心舱为例,全长16.6米,重量超过22吨,只有长征五号B火箭可以担纲发射。今年5月5日,经历了近十年研制的长征五号B火箭圆满的完成了首飞任务,标志着空间站阶段飞行任务首战告捷,为全面实现我国载人航天工程第三步发展战略奠定了坚实基础。

一同参与到载人航天工程中的还有另外两型长征火箭,其中,长征七号火箭是为发射货运飞船而全新研制的新一代中型运载火箭,负责向空间站运输“太空快递”;长征二号F火箭是享有盛誉的“神箭”,也是目前我国唯一的载人火箭、航天员进入太空的“专属火箭”。

未来两到三年,载人航天工程的长征“三勇士”,将共同见证我国空间站建设的每一步。 

(责编:赵竹青、吕骞)

作者:(责编:赵竹青、吕骞 来源:不详
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