打破我國火箭紀(jì)錄！長征五號 B 發(fā)射成功，我國空間站又近了一步

時間：2020-05-26 09:58:01

關(guān)鍵字：長征五號空間站載人飛船軌道

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[導(dǎo)讀]“胖五 B”的成功首飛，不僅打破了中國火箭紀(jì)錄，也是新一代載人飛船試驗(yàn)船的首秀，更為我國空間站在軌建造任務(wù)拉開了序幕。2020 年 5 月 5 日 18 時，長征五號 B 運(yùn)載火箭（CZ-5B）搭載新

“胖五 B”的成功首飛，不僅打破了中國火箭紀(jì)錄，也是新一代載人飛船試驗(yàn)船的首秀，更為我國空間站在軌建造任務(wù)拉開了序幕。

2020 年 5 月 5 日 18 時，長征五號 B 運(yùn)載火箭（CZ-5B）搭載新一代載人飛船試驗(yàn)船和柔性充氣式貨物返回艙試驗(yàn)艙，在我國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空，載荷組合體在約 488 秒后與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，首飛任務(wù)圓滿成功。

【圖源火箭發(fā)射視頻畫面】

十年磨一“箭”

準(zhǔn)確來講，此次發(fā)射升空的火箭全稱為「長征五號 B 遙一運(yùn)載火箭」。名稱中的“遙”是指遙測系統(tǒng)，代表飛行器和地面間有數(shù)據(jù)交換；“一”表示執(zhí)行第一個任務(wù)的長征五號 B 運(yùn)載火箭。

火箭名稱中“遙”之后的數(shù)字表示某一型號火箭接到的第幾項(xiàng)任務(wù)，我們可以將其簡單地理解為產(chǎn)品生產(chǎn)序列號，如長征五號運(yùn)載火箭中的長征五號遙一、長征五號遙二表示長征五號的首次、第二次飛行任務(wù)。

雷鋒網(wǎng)了解到，長征五號 B 運(yùn)載火箭在長征五號運(yùn)載火箭基礎(chǔ)上改進(jìn)研制，主要用于我國空間站艙段發(fā)射等重大航天任務(wù)，是目前我國近地軌道運(yùn)載能力最大的火箭。

就其參數(shù)而言，全箭總長 53.7 米，起飛重量 837.5 噸，直徑為 5 米，捆綁了 4 個直徑 3.35 米的助推器，近地軌道運(yùn)載能力大于 22 噸。

按飛行程序，實(shí)驗(yàn)艙和試驗(yàn)船完成在軌試驗(yàn)后，分別計(jì)劃于 5 月 6 日和 5 月 8 日返回位于我國巴丹吉林沙漠和戈壁帶的東風(fēng)著陸場。

【圖源百度百科】

事實(shí)上，長征五號 B 運(yùn)載火箭從立項(xiàng)至首飛成功，差不多快要十個年頭了：

2011 年 11 月，正式批復(fù)立項(xiàng)，承擔(dān)發(fā)射空間站艙段的任務(wù)；

2012 年 1 月，方案通過評審，轉(zhuǎn)入初樣研制階段；

2018 年 11 月，試樣研制階完成；

2020 年 2 月 5 日，長征五號 B 遙一運(yùn)載火箭安全運(yùn)抵海南文昌航天發(fā)射場，隨后與先期運(yùn)抵的空間站核心艙初樣產(chǎn)品一同進(jìn)行發(fā)射場合練；

2020 年 5 月 5 日 18 時，點(diǎn)火升空。

不僅是長征五號 B 運(yùn)載火箭，一款火箭的平均研發(fā)時間至少都在數(shù)年不等，火箭的研發(fā)需要數(shù)萬名工程人員的參與，涉及材料、發(fā)動機(jī)、電子工業(yè)、空氣動力等數(shù)十個專業(yè)。

當(dāng)前，能夠?qū)崿F(xiàn)自研運(yùn)載火箭的國家可以說是屈指可數(shù)，其中第一梯度是美俄，第二梯度是中歐日。

作為衡量國家科技的重要指標(biāo)，運(yùn)載火箭可將人造衛(wèi)星、飛船等航天器推向太空，關(guān)系到了航天事業(yè)乃至人類科技的進(jìn)步。

實(shí)力不凡的“胖五”家族

提到“長征”二字，不僅是當(dāng)年紅軍兩萬五千里的征途，也代表了我國自行研制的、不斷將衛(wèi)星、航天員送入太空的長征系列運(yùn)載火箭。

50 年前，“東方紅一號”衛(wèi)星成功發(fā)射，樂曲響徹世界。而搭載“東方紅一號”達(dá)成我國航天史上這一偉大壯舉的，正是我國第一枚運(yùn)載火箭“長征一號”（CZ-1）。

2006 年，長征五號系列運(yùn)載火箭立項(xiàng)研制，為起步于 20 世紀(jì) 60 年代的長征系列運(yùn)載火箭注入了新鮮血液。

長征五號系列運(yùn)載火箭為新一代運(yùn)載火箭中芯級直徑為 5 米的火箭系列，相比于長征家族的其它成員，長征五號系列個頭大、腰圍粗，因此也被親切地稱為“胖五”。

運(yùn)載能力是衡量火箭水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，而“胖五”家族的實(shí)力僅是通過其運(yùn)載能力便可略知一二。

據(jù)了解，長征五號是我國運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭，可實(shí)現(xiàn)近地軌道 25 噸級、地球同步轉(zhuǎn)移軌道 14 噸級的運(yùn)力。在世界現(xiàn)役火箭中，長征五號與 SpaceX 公司建造的獵鷹重型火箭（近地軌道運(yùn)載能力 63.8 噸、地球同步軌道運(yùn)載能力為 26.7 噸）和美國德爾塔重型火箭（可將最多 28.79 噸的有效載荷送入低地軌道、將 11 噸有效載荷送入通信衛(wèi)星所在的地球同步軌道）共同處于世界領(lǐng)先水平。

而此次長征五號 B 運(yùn)載火箭的發(fā)射任務(wù)也是我國乃至亞洲運(yùn)載火箭首次發(fā)射超過 20 噸的航天器，打破我國火箭紀(jì)錄，再次鞏固了“胖五”家族的地位。

正如上文所述，長征五號 B 運(yùn)載火箭是在長征五號運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)上改進(jìn)研制而成，因此長征五號 B 運(yùn)載火箭的實(shí)力也不容小覷。

根據(jù)報道，二者主要區(qū)別如下：

外觀和構(gòu)型方面：相比于長征五號，長征五號 B“身高”矮大約 3 米，“體重”輕 20 噸，這是由于長征五號 B 少了芯二級和級間段；長征五號 B 的整流罩遠(yuǎn)大于長征五號，長度超 20 米，可容納 10 余米長、4 米多粗的空間站核心艙；

運(yùn)送距離方面，長征五號的主要運(yùn)送目的地都較為遙遠(yuǎn)，如約 36000 公里外的地球同步軌道、38 萬公里外的月球、及最近也有 5 千萬公里距離的火星；長征五號 B 則主要關(guān)注高度 200-400 公里的近地軌道；

加速度方面，長征五號 B 的加速度更快。

這其中，最值得關(guān)注的是二者的構(gòu)型：長征五號運(yùn)載火箭為二級半構(gòu)型、長征五號 B 運(yùn)載火箭為一級半構(gòu)型。

據(jù)了解，火箭分為單級火箭和多級火箭兩類，火箭助推器算作半級。

長征五號 B 火箭只有一個芯級配備 4 個助推器，屬于一級半火箭，其系統(tǒng)更具有穩(wěn)定性——這是因?yàn)榧夐g分離是火箭飛行中最容易出現(xiàn)的一個問題。

新一代載人飛船

提起楊利偉，我們一定不陌生。

2003 年 10 月 15 日 9 時，楊利偉乘坐由長征二號 F 火箭運(yùn)載的神舟五號飛船首次進(jìn)入太空，象征著中國太空事業(yè)向前邁進(jìn)一大步。

神舟五號飛船屬于神舟系列飛船，是中國自行研制，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，達(dá)到或優(yōu)于國際第三代載人飛船技術(shù)的飛船。

而此次長征五號 B 運(yùn)載火箭主要荷載為新一代載人飛船試驗(yàn)船。

雷鋒網(wǎng)通過 5 月 5 日晚間“長征五號 B 運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)新聞發(fā)布會”上中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明的介紹了解到，此次長征五號 B 遙一運(yùn)載火箭搭載了新一代載人飛船試驗(yàn)船、柔性充氣式貨物返回艙試驗(yàn)艙以及十余項(xiàng)試驗(yàn)載荷。

而這其中的新一代載人飛船試驗(yàn)船，是面向我國空間站運(yùn)營及未來載人探月需求而研發(fā)的新一代天地往返運(yùn)輸器。本次任務(wù)將對飛船高速載入返回的防熱、控制、群傘回收及部分重復(fù)使用等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

該試驗(yàn)船是我國建立下一代空間站的重要運(yùn)載工具，將為未來運(yùn)送航天員往返打下技術(shù)基礎(chǔ)。

據(jù)報道，該試驗(yàn)船質(zhì)量大于 20 噸，超過了 13 噸重的“天舟一號”貨運(yùn)飛船，因此刷新了我國載荷投送質(zhì)量的紀(jì)錄；同時該試驗(yàn)船將是我國除了 2014 年發(fā)射的“嫦娥五號 T1”飛行試驗(yàn)器之外再入大氣層時速度最快的航天器。

新一代載人飛船相比于神舟系列飛船，有了不少改進(jìn)。具體區(qū)別在于：

新一代載人飛船只有 “指令艙-服務(wù)艙”兩個艙段，“神舟”飛船為“軌道艙-返回艙-推進(jìn)艙”三艙布局；

新一代載人飛船底部直徑擴(kuò)大至 4.2 米，容積也進(jìn)一步提升；

新一代載人飛船噸位增大，僅指令艙就達(dá)到 7 噸，神舟飛船整船僅 8 噸；

新一代載人飛船可回收利用，降低了飛行成本。

可見，此次火箭搭載的新一代載人飛船相較于神舟系列飛船的確有無可比擬的優(yōu)越性。

我國空間站工程

據(jù)火箭發(fā)射當(dāng)晚中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明表示：

我國空間站將于 2022 年前后完成建造，一共規(guī)劃 12 次飛行任務(wù)。此次任務(wù)后，將先后發(fā)射“天和”核心艙、“問天”實(shí)驗(yàn)艙和“夢天”實(shí)驗(yàn)艙，進(jìn)行空間站基本構(gòu)型的在軌組裝建造；期間，規(guī)劃發(fā)射 4 艘神舟載人飛船和 4 艘天舟貨運(yùn)飛船，進(jìn)行航天員乘組輪換和貨物補(bǔ)給。

那么，什么是空間站？

實(shí)際上，空間站又稱太空站、航天站。是一種在近地軌道長時間運(yùn)行、可供多名航天員巡訪、長期工作和生活的航天器，不具備返回地球的能力（最終在大氣層中被燒毀）。

20 世紀(jì) 60、70 年代，美國阿波羅 11 號飛船（即阿姆斯特朗乘坐的飛船）搶先登陸了月球，前蘇聯(lián)在太空競賽中落敗，因此轉(zhuǎn)向了其他太空領(lǐng)域的探索，其中就包括空間站。

1971 年，世界首個空間站禮炮（Salyut）1 號問世，由前蘇聯(lián)發(fā)射升空。不幸的是，3 名航天員在乘坐禮炮 1 號上的聯(lián)盟號飛船返回地球的過程中，由于返回艙上平衡閥異常打開造成的返回艙失壓而全部死亡。

1973 年，美國緊隨其后，發(fā)射了天空實(shí)驗(yàn)室號（Skylab）空間站，科學(xué)家利用該空間站做了許多關(guān)于醫(yī)藥、地質(zhì)和天文等方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

此后，各國便開始了在空間站方面的不斷探索。

如今，世界上在軌運(yùn)行最大的空間站為國際空間站（International Space Station，ISS）。這一空間站于 2010 年完成建造任務(wù)轉(zhuǎn)入全面使用階段，主要由 NASA、俄羅斯國家航天集團(tuán)（Roscosmos）、歐洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）和加拿大空間局（CSA）共同運(yùn)營。

而當(dāng)前我國的天宮一號（2011 年 9 月 29 日發(fā)射）、天宮二號（2016 年 9 月 15 日發(fā)射）都屬于空間實(shí)驗(yàn)室，是一種開展空間試驗(yàn)活動的載人航天飛行器，可以說是空間站的雛形。

正如季啟明所說，預(yù)計(jì) 2022 年前后，我國也將完成中國空間站（又稱天宮空間站，Chinese Space Station ）的建造并開始運(yùn)營，規(guī)模約 100 噸，可載 3 人。

實(shí)現(xiàn)空間站階段飛行任務(wù)首戰(zhàn)告捷，拉開我國載人航天工程“第三步”任務(wù)——我國空間站在軌建造任務(wù)的序幕。

實(shí)際上，根據(jù)飛行任務(wù)規(guī)劃，我國空間站工程共有關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、建造和運(yùn)營 3 個階段。其中，關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段包括長征五號 B 運(yùn)載火箭首飛、試驗(yàn)核心艙發(fā)射等 6 次飛行任務(wù)，因此長征五號 B 運(yùn)載火箭首飛成功的意義也便不言而喻。

雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))在此祝愿我國空間站工程順利推進(jìn)。

參考

https://baike.baidu.com/item/%E9%95%BF%E5%BE%81%E4%BA%94%E5%8F%B7B%E8%BF%90%E8%BD%BD%E7%81%AB%E7%AE%AD/11368471?fr=aladdin

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1665909234692657850&wfr=spider&for=pc

https://mp.weixin.qq.com/s/r6HHW32XB1D-kr6LjOZjoQ

https://mp.weixin.qq.com/s/-N7t8xXVAI-QAeI-4jNzmg

https://www.zhihu.com/question/392723496

https://mp.weixin.qq.com/s/UIEDq4Ntkc1fOtF-FOleQQ