为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭5日在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。
椰风拂碧海,神箭冲九霄。5日18时0分,长征五号B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,从文昌航天发射场点火升空。约488秒后,载荷组合体与火箭成功分离进入预定轨道,我国空间站阶段的首次飞行任务告捷。
长征五号B以长征五号运载火箭为基础改进研制而成,主要承担着我国空间站舱段等重大航天发射任务。长征五号B全长约53.7米,芯一级直径5米,捆绑4个直径3.35米助推器,整流罩长20.5米、直径5.2米,采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂,起飞质量约849吨,近地轨道运载能力大于22吨,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。
建设具有国际先进水平的空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题,是我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步的任务目标。据介绍,长征五号B首飞成功,验证了火箭总体方案、各分系统方案的正确性、协调性,突破了大尺寸整流罩分离技术、大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等一批新技术,为我国空间站在轨建造任务奠定了重要基础。
这次任务正值新冠肺炎疫情肆虐蔓延之际,工程全线坚决贯彻党中央关于统筹推进疫情防控和经济社会发展的决策部署,采取封闭式管理、远程化会诊、全系统协同等方式,精简人员规模、优化测试流程、严格疫情防控。面对长征七号甲和长征三号乙运载火箭发射失利带来的严峻考验,工程全线深入开展质量整顿,高质量完成故障剥离和举一反三工作。针对此次任务准备期间发生的质量问题,严格按“双五条”归零标准,既抓技术问题归零又抓思想问题归零,既走专家路线又走群众路线,既重技术改进提高又重管理责任强化,确保了任务进度与质量的有机统一。
1992年,党中央作出实施载人航天工程“三步走”发展战略。经过20多年独立自主发展和接续奋斗,已先后组织实施16次重大飞行任务,实现11名航天员共14人次太空飞行和安全返回,圆满完成第一步、第二步全部既定任务。
这次发射的运载火箭及搭载的试验船和试验舱,分别由中国航天科技集团有限公司所属的中国运载火箭技术研究院和中国空间技术研究院、中国航天科工集团有限公司所属的第二研究院抓总研制。
这是长征系列运载火箭的第331次飞行。
6日
首个柔性充气式
货物返回舱试验舱返回
中国载人航天工程办公室主任助理季启明5日表示,我国首个柔性充气式货物返回舱试验舱将于6日返回。
5日18时,长征五号B运载火箭点火升空,将柔性充气式货物返回舱试验舱送入太空。季启明介绍说,柔性充气式货物返回舱试验舱,是我国新型空间运输飞行器的试验器,本次任务将对充气展开式返回飞行器轨道再入关键技术进行验证。
“按照飞行程序,试验舱完成在轨试验后,计划于5月6日返回东风着陆场。”季启明说。
据了解,为实现敏捷性、低成本的太空物资下行,中国航天科工集团有限公司第二研究院于2014年创新性提出采用充气展开技术研制新型空间运输飞行器,可在提高空间载荷返回过程可靠性的同时,大大降低物资返回成本。
8日
新一代载人飞船
试验船返回
中国载人航天工程办公室主任助理季启明5日表示,被长征五号B送入太空的我国新一代载人飞船试验船将于8日返回。
5日晚,长征五号B运载火箭首次飞行任务取得圆满成功。在随后召开的长征五号B运载火箭首次飞行任务新闻发布会上,季启明表示,为充分发挥首飞任务的综合效益,火箭搭载了新一代载人飞船试验船、柔性充气式货物返回舱试验舱,以及10余项实验载荷。
“按照飞行程序,试验舱和试验船完成在轨试验后,计划分别于5月6日和8日返回东风着陆场。”季启明说。
据了解,新一代载人飞船试验船,是面向我国空间站运营及未来载人探月需求而研发的新一代天地往返运输器,本次任务将对飞船高速再入返回的防热、控制、群伞回收及部分重复使用等关键技术进行验证。
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中国载人航天工程“三步走”
2022年前后
发射4艘载人飞船
航天员乘组已选定
我国计划2022年前后建成空间站,其间将发射4艘神舟载人飞船。目前,执行飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。
在5日晚召开的长征五号B运载火箭首次飞行任务新闻发布会上,中国载人航天工程办公室主任助理季启明透露了上述消息。
当晚,长征五号B首次飞行任务取得圆满成功,拉开了我国空间站在轨建造阶段飞行任务的序幕,为后续空间站核心舱、实验舱发射奠定了坚实基础。
按计划,我国空间站将于2022年前后完成建造,一共规划12次飞行任务。季启明介绍说,此次任务后,将先后发射天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱,进行空间站基本构型的在轨组装建造;其间,规划发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船,进行航天员乘组轮换和货物补给。
目前,我国空间站核心舱已完成正样产品总装,问天实验舱和梦天实验舱正在开展初样研制,空间科学应用载荷已陆续转入正样研制。季启明说:“执行空间站建造阶段4次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。”
季启明介绍,我国第三批预备航天员选拔工作也将于今年年中完成。
长征五号B运载火箭是在长征五号运载火箭基础上改进研制的,主要用于我国空间站舱段发射等重大航天任务,近地轨道运载能力大于22吨,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。
带你了解刚刚首飞成功的长五B
为何要研制长五B?未来用途是什么?
长征五号B运载火箭是由中国研制的新一代大型液体运载火箭,为一级半火箭,芯级采用5米直径,捆绑4个3.35米直径的助推器,全箭长约53.66米,起飞质量约849吨,起飞推力约1068吨,近地轨道(近地点200公里,远地点400公里,轨道倾角约42°)运载能力22吨级。
长征五号B运载火箭是专门为载人航天工程空间站建设研制的一型新型运载火箭。长征五号B运载火箭首飞任务将搭载新一代载人飞船开展试验验证。完成技术方案验证后,长征五号B遥二至遥四任务将先后完成空间站三个舱段的发射任务。
长征五号B和长征五号相比,有哪些异同?
长征五号运载火箭与长征五号B运载火箭同属长征五号火箭系列,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,但两型火箭在设计、用途等方面存在很多不同。
从构型上看,长征五号运载火箭采用两级半构型,由芯一级+助推器+芯二级+整流罩组成;长征五号B运载火箭采用一级半构型,由芯一级+助推器+整流罩组成。
从外观上看,长征五号B运载火箭与长征五号运载火箭的最大区别在于整流罩,长征五号运载火箭的整流罩长度大约12.3米,而长征五号B火箭的整流罩长度达到了20.5米,是我国目前最大的火箭整流罩。
从用途上看,长征五号运载火箭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;长征五号B运载火箭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。
从运载能力上看,长征五号火箭地球同步转移轨道(GT0)运载能力约为14吨,长征五号B火箭近地轨道(LEO)运载能力约为22吨。
长五B用了哪些“黑科技”?
“黑科技”一:超长整流罩研制。长征五号B火箭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。作为我国长度最长、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。
“黑科技”二:低温火箭“零窗口”发射技术。作为未来发射空间站核心舱和实验舱的火箭,空间站交会对接任务对长征五号B提出了“零窗口”发射的需求,发射时间精度误差要控制在1秒以内。为了做到“零窗口”发射,火箭各系统要确保在点火前一段时间就完成各项准备,以准备好的状态等待点火。由于低温推进剂加注后会不停的“蒸发”消耗,因此,发射准备好的状态并不是越早越好,而是要严格按照时间要求精准的完成。研制团队从系统发射可靠性提升和发射流程优化两个方面开展了工作。通过开展可靠性试验和分析工作,实现了关键系统可靠性提升;通过射前流程优化,进一步提高了各系统对于“零窗口”发射的适应性。
“黑科技”三:大直径舱箭分离技术。长征五号B火箭研制团队围绕降低和改善冲击环境开展了专题攻关,对多种降冲击方案进行比较和试验后,采用了“隔冲框+阻尼盒”的降冲击方案,并应用了“颗粒阻尼技术”。“颗粒阻尼技术”是一种新型振动被动控制技术,通过颗粒体和阻尼器构成一个耦合、封闭的非线性系统,依靠摩擦和非弹性碰撞,迅速地耗散动能,实现减振降噪的效果。经过试验验证,舱箭分离界面的分离得到有效改善,空间站舱段可以在“下车”过程中感受到火箭的“温柔”。
“黑科技”四:大推力直接入轨技术。为了确保精准、安全入轨,研制团队从入轨姿态控制、入轨精度控制、分离安全控制三个方面开展了攻关工作。通过采用姿态控制增益优化方法,提高了姿态控制精度;通过采用多方法联合的复合制导方案,有效降低了制导误差对精度造成的影响。同时,为了提高舱箭分离后的安全裕度,增加了2枚反推火箭,确保舱箭分离后,火箭一级箭体可以避开空间站舱段的轨道面。经过仿真分析、系统综合实验、半实物仿真试验等考核评估,大推力直接入轨精度控制和分离安全控制技术的有效性得到了验证。
未来空间站建设阶段,长五B和其他运载火箭如何分工?
在长征火箭家族中,共有三型火箭参与到我国载人空间站工程中,分别是长征二号F运载火箭、长征五号B运载火箭以及长征七号运载火箭。
长征五号B运载火箭主要完成载人空间站核心舱及两个实验舱的发射任务;长征七号运载火箭主要用于发射“天舟”货运飞船,为空间站和航天员运送物资;长征二号F运载火箭主要负责将航天员送入空间站。
综合新华社、人民网、中新网
长五系列运载火箭
的六种构型
火星+月球探测器
今年长五火箭将执行的三次发射任务
1.2020年5月,长征五号B首飞。
2.大约在2020年7月,长征五号火箭将发射我国首个火星探测器。
3.2020年底前,长征五号火箭还将发射嫦娥五号月球探测器,实现月球采样返回。
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