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长五B火箭:担纲空间站舱段“专属列车” 我有“独门绝技”

来源:科技日报2021-04-30 09:49

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  4月29日11时23分,搭载空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场升空,任务圆满成功。

  长征五号B运载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运载火箭的首次应用性发射。这也是长征系列运载火箭的第367次飞行。

  “此次任务是将天和核心舱送入预定轨道,火箭在应急轨道设计、可靠性增长研究项目应用方面采取了47项改进措施,提升了火箭执行空间站工程任务的可靠性。”长征五号B火箭系统总指挥王珏在空间站天和核心舱飞行任务新闻发布会上表示,“本次任务既是空间站建设工程的开局之战,也是空间站建设和关键技术验证阶段的奠基之战,直接关系到后续的货运飞船以及载人飞船发射任务能否按计划实施;此次任务也是开展空间站建造的关键之战,意义重大,影响深远。”

  核心舱发射任务非它莫属

  长征五号B运载火箭拥有长度达到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。

  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几吨。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。

  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。

  一级半直接入轨 自带高可靠性“基因”

  为了当好运送空间站舱段的“专属列车”,长征五号B运载火箭开展了多项技术攻关和创新,练就了一身“独门绝技”。

  长征五号B运载火箭采用一级半构型,是目前世界在役火箭中唯一一级半直接入轨的火箭。火箭系统简洁,所有发动机的点火都在地面完成,也无需进行级间分离、高空发动机启动等动作,降低故障发生的概率,提升可靠性。

  要实现一级半入轨,对火箭的发动机是个不小的考验。长征五号B运载火箭助推器配置液氧煤油发动机,一级火箭配置氢氧发动机,前者具有推力大的特点,让火箭点火后获得较大的加速度,后者具有高比冲的优势,可以为火箭提供高效的速度增量。

  “氢氧和液氧煤油两种发动机组合形成的基因,决定了能够构造出一级半直接入轨的火箭,而且火箭的固有可靠性天生就高。”长征五号B运载火箭总体副主任设计师李平岐说。

  突破“零窗口”发射技术 为交会对接赢得±1分钟

  由于后续实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ要与核心舱通过交会对接,在轨进行组装,所以要求火箭“零窗口”发射。交会对接好比在太空“穿针引线”,失之毫厘可能差之千里,此时空间站舱段就要消耗燃料来变轨满足对接要求,造成能力的损失。

  但长征五号B运载火箭是低温火箭,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。

  李平岐说,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,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。

  这也就是说,只要在这个2分钟里点火起飞,火箭到达的都是唯一的终点,从而为分秒必争的交会对接任务争取出宝贵的±1分钟,助力空间站舱段在太空中实现顺利“牵手”。(通讯员 桑 茜 记者 付毅飞 崔 爽)

[ 责编:赵宇豪 ]
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