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中国载人航天工程迈向“第三步”

2020-06-29万全王蕴聪

人民画报 2020年6期
关键词:返回舱载人空间站

万全 王蕴聪

5月8日13时49分,中国新一代载人飞船试验船返回舱成功着陆在东风着陆场预定区域,新飞船试验船飞行试验任务取得圆满成功。首飞任务的成功,也标志着中国空间站建设进入了实质阶段。

长征五号B运载火箭(以下简称长五B)拥有将22吨载荷送入轨道的能力。而5月5日,随着长五B将新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱送入太空,长征五号系列火箭在世界现役火箭第一梯队中的地位,得到进一步奠定。

2020年5月5日18时00分,海南文昌航天发射场1号塔架,为中国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭,搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱发射升空,约488秒后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,首飞任务取得圆满成功。

中国新一代载人飞船是面向载人月球探测、空间站运营等任务需求而论证的具有国际先进水平的新一代天地往返运输飞行器,具备高安全、高可靠、模块化、多任务、可重复使用等特点,可提高中国载人飞船的乘员人数和货物运输能力。

载人飞船试验船采用返回舱与服务舱两舱构型,通过配置不同的服务舱模块来适应近地空间和月球探测任务。

长五B助中国进入世界第一梯队

长五B是以长征五号运载火箭(以下简称长五)为基础改进研制而成,为中国载人空间站工程研制,主要承担着中国空间站舱段等重大航天发射任务,是目前中国近地轨道运载能力最大的火箭。

长五B是中国研制的新一代大型液体运载火箭,为一级半火箭。自2011年正式立项,长五B经历了“十年磨一箭”。

长五与长五B同属长征五號火箭系列,两型火箭共享5米大直径箭体结构研制、大推力液氧液氢发动机技术、大推力液氧煤油发动机技术、大型活动发射平台技术、系统级冗余控制技术等关键技术,但两型火箭从设计、用途等多个方面存在不同—

构型上:长五采用两级半构型,由芯一级+助推器+芯二级+整流罩组成;长五B采用一级半构型,由芯一级+助推器+整流罩组成。一级半构型的火箭,在中国尚属首次,涉及到独有的技术特点,也是研制工作的重点和难点。

长五B是中国首次将一级火箭作为末级使用,不增加姿态调整和速度修正,直接将有效载荷送入轨道。在一级发动机关机时,约140吨的推力在几秒钟之内消失,相当于一辆高速行驶的火车突然“刹车”,还要稳稳停靠在指定位置,然后让“乘客”顺利下车。为此研制队伍攻克了“大推力直接入轨”关键技术,满足了有效载荷对姿态控制和制导精度控制的指标。

外观上:长五B与长五的最大区别在于整流罩,长五的整流罩长度大约12.3米,而长五B的整流罩长度达到了20.5米,是中国现役运载火箭采用的尺寸规模最大的整流罩,是为了发射载人航天工程空间站核心舱和实验舱而专门设计的。整流罩采用流线型的冯卡门曲线外形,可以更好的减小空气阻力,减轻载荷影响。作为中国长度最长、重量最重的整流罩,另一个技术难点在于如何做到安全可靠的分离。经过多方案比较,最终确定了采用旋转式分离方案,通过大量的仿真分析、预示,对整流罩分离方案进行评估,并多次开展了整流罩分离试验,有效验证了设计正确性和各系统接口协调性。

用途上:长五一般用于发射高轨道的大型卫星以及各类深空探测器,例如实践二十号卫星、嫦娥五号月球探测器、火星探测器等;长五B主要用于发射近地轨道的大型卫星及飞船,例如载人空间站的核心舱和实验舱等。

运载能力上:长五地球同步转移轨道(GTO)运载能力约为14吨,长五B近地轨道(LEO)运载能力约为22吨。

长五B的首飞成功,使中国大型运载火箭的技术水平进入世界第一梯队,与俄罗斯“安加拉”火箭,美国“猎鹰-9”火箭“、德尔塔IV”火箭,欧洲“阿丽亚娜-5”火箭的运载能力相当。同时,长五B也是中国新一代运载火箭系列化发展的代表之一,将为后续重型运载火箭的研制提供重要技术积累。

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