再问苍穹 从“新”出发
椰风碧海,巨箭耸立;驯火牧天,撼山动地。看!长征火箭再度出征,中国航天以奋进的姿态走到一个新的历史坐标。
这一幕,似曾相识。130多天前,长征五号遥三运载火箭成功飞天,“胖五”再度叩响太空之门。
这一幕,又倍感新鲜。长征五号B运载火箭接过“哥哥”长征五号的“接力棒”,以探索太空的勇者姿态,扶摇直上九天。
这一飞,标志着中国空间站阶段飞行任务首战告捷;这一飞,拉开了我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。这是中国航天的一小步,也是建成未来空间站的一大步。
以文昌发射场为新起点,长征五号B运载火箭的首飞带上了“新乘客”——新一代载人飞船试验船。新的火箭、新的飞船试验船又有哪些新特点、新功能?请随记者一道去看一看。
新火箭——
身怀独门绝技的“大力士”
继承“哥哥”长征五号的优秀基因,“弟弟”长征五号B同样是地地道道的“大力士”—火箭芯一级直径为5米,捆绑4个直径3.35米的助推器,全长约53.7米,起飞质量约849吨,近地轨道运载能力大于22吨。
但仔细比较不难发现,长征五号B和长征五号有着诸多不同——
从构型上看,长征五号B的“骨架”更紧凑了。长征五号采用两级半构型,而长征五号B则首次采用一级半构型。熟悉长征运载火箭家族的朋友都知道,过去的长征系列运载火箭都是两级以上构型,而长征五号B独特的一级半构型就是为了练就“一气呵成”“精准入轨”的绝技。
从外观上看,长征五号B的“脑袋”更大了。长征五号B的超大整流罩长度达20.5米,比长征五号整流罩长了近8米,是我国目前最大的火箭整流罩。
从用途上看,长征五号B搭载的“乘客”更特殊了。长征五号主要用于发射高轨道大型卫星以及各类深空探测器,例如嫦娥五号月球探测器、火星探测器等;长征五号B则是用于发射近地轨道的大型卫星及飞船,如载人空间站的核心舱等。
从运载能力看,长征五号B的“肌肉”更发达了。长征五号地球同步转移轨道运载能力约为14吨,而长征五号B近地轨道运载能力大于22吨。
如果仅看两位“兄弟”的表面差异,那未免太小瞧“弟弟”长征五号B了。真正让“弟弟”长征五号B独步“箭林”、傲视群雄的,是它那拥有诸多首创、独特的航天“黑科技”。
先来看看长征五号B的超大整流罩。这个超大整流罩有6层楼房高,如此宽敞的空间,是发射空间站核心舱和实验舱独享的“私人定制”。这顶超级大的“桂冠”,既是长征五号B的身份标识,也是它的专属配制。但对研制团队来说,长征五号B的超大整流罩可不像是做帽子那样简单,加大一下尺码就可以完成。
为了改善气动特性,长征五号B的整流罩采用了冯·卡门曲线外形设计,可以有效减少空气的阻力和载荷的影响。而要想把这个分量很重的“帽子”在太空中“摘”下来,也不是一件容易事。经过多个方案比较,研制团队最终采用旋转式分离方案,攻克这一难题。
长征五号B没有单独的调姿和末速修正系统,而是利用一级半构型火箭直接将有效载荷送入预定轨道。也就是说,从点火到入轨要“一鼓作气”。这就好比打篮球,原来的多级构型火箭,从发球到投篮,可以经过几名队友传递配合,一步步完成。但长征五号B一上场便要投3分球。
如何保证长征五号B“一投就进”呢?这就需要解决“上得去”和“投得准”的问题。研制团队充分发挥了液氧煤油发动机大推力、氢氧发动机高比冲的优势,有效解决了“上得去”的问题;创新运用姿态控制增益优化和复合制导方法,提高火箭姿态控制精度,成功解决了“投得准”的问题。
舱箭分离同样是一大关键技术。空间站舱段和长征五号B连接接口直径超过4米,要让这个重达20多吨的空间站舱段安全顺利地“到站下车”绝非易事。这好比在高速行驶的两辆汽车上传递婴儿,既要确保安全分离、顺利交接,又要将过程中出现的碰撞风险降到最低,以免“磕碰”到“婴儿”。
研制团队围绕降低和改善冲击环境开展了专题攻关,采用“隔冲框+阻尼盒”降冲击方案,应用颗粒阻尼技术,实现减振降噪,让空间站舱段在“下车”过程中,不会感到较大颠簸。同时,为了提高舱箭分离后的安全裕度,还增加了2枚离轨火箭,确保分离后火箭一级箭体可以及时避开空间站舱段的轨道面。
可以说,长征五号B的发射过程看似简单,其中的技术并不简单;长征五号B与长征五号“长相”相似,却有着别具一格的硬核功能。(徐 童 解放军报记者 安普忠)