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2021年4月29日11时许,伴随一声惊天巨响,长征五号B遥二火箭在海南文昌航天发射场拔地而起,将我国空间站天和核心舱精准送入预定轨道,拉开了中国空间站建造的大幕。

天和核心舱长16.6米,直径4.2米,重达22.5吨,是我国目前最重的一个航天器,要想将其送入轨道,一定得派一个大推力火箭。有人一定会好奇了,人称“胖五”的长征五号和长征五号B一样,“腰粗”且“劲大”,而且是长五B的大哥,“胖”名在外,为什么不派这位经验更丰富的“哥哥”出征呢?

的确,长五B和长五“同出一宗”,而且长五B是以长五火箭为基础改进研制而成。“两兄弟”遵循模块化、系列化的研制思路,共享了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等关键技术。

不过,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5米直径的芯一级+4个3.35米直径的助推器+芯二级+星罩组合体组成;长征五号B则采用一级半构型,比长五少了芯二级,看起来矮了一截,身高53.66米。但长征B与长五相比,“脑袋”变大了,长五的整流罩长约12.3米,而长五B的整流罩长度达到20.5米,是我国现役运载火箭采用的尺寸规模最大的整流罩。这个“大脑袋”正是为了发射空间站核心舱和实验舱而专门设计的,可以说是“私人订制”。

当然,仅仅“脑袋”大是不够的。

长五B与长五相比,还是一款专门针对近地轨道设计的短跑选手,爆发力强。众所众知,近地点200公里、远地400公里的近地轨道是我国空间站建设的主战场,而胖五B是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭,近地轨道运载能力高达25吨。而身高57米的长五,则更适合长途跋涉,是个耐力型选手,像高轨道的大型卫星以及各类深空探测器,如实践二十号卫星、嫦娥五号月球探测器、天问一号火星探测器都由长五担当。

长五B能够担任空间站核心舱等舱段发射任务,还有一项独门绝技——突破“零窗口”发射。

后续,问天实验舱和梦天实验舱要与核心舱通过交会对接,在轨进行组装,这要求火箭“零窗口”发射。交会对接就好比在太空“穿针引线”,失之毫厘差之千里,一旦出现偏差,空间站舱段就要消耗燃料来变轨满足对接要求,造成能力损失。

作为新型运载火箭,都面临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。但长五B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正负1分钟时,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。也就是说,只要在这两分钟里点火起飞,火箭到达的都是唯一的终点,助力空间站舱段在太空中实现顺利“牵手”。

2020年5月5日,长五B火箭首飞成功,完成了技术方案验证,使我国发射较大规模的航天器成为可能,长五B也使我国大型运载火箭的技术水平进入世界第一梯队,与俄罗斯质子-M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。

这次发射天和核心舱是长五B的首次应用性飞行,表现堪称完美。接下来,长五B遥三和遥四火箭将执行两个实验舱的发射,完成“T字型”中国空间站建设。

栏目主编:刘锟 本文作者:刘锟 文字编辑:刘锟 题图来源:吴佳栋