長征五號火箭因其壯碩的身軀,常被稱為“胖五”,是當前中國火箭“運載能力之王”。
12月27日20時45分,長征五號遙三運載火箭(專業術語,即該型火箭生產序列中的第三枚)在中國文昌航天發射場點火升空,約2220秒后,星箭分離,將實踐二十號衛星準確送入預定軌道,發射飛行試驗任務取得圓滿成功。
令人期待的好戲還在后面:按計劃,2020年,長征五號將陸續實施嫦娥五號月球采樣返回、火星探測、空間站建設等重要任務。
昨日20時45分,長征五號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空。宋濤 攝
護送我國地球同步軌道上最重的星
作為我國首型5米直徑的大推力運載火箭,長征五號2016年11月3日和2017年7月2日實施了兩次發射,首飛圓滿成功,第二次因發動機局部結構問題,未能將衛星送入軌道。
經過908天的查找和解決問題,長征五號從失利的陰影中走出。
長五遙三火箭此次發射,護送的是目前我國地球同步軌道上重量最重的衛星——實踐二十號衛星,重達8002千克。
長征五號此次留下了充足的空間,其實作為我國運載能力最大的火箭,長五地球同步軌道運載能力能達到14噸。長五B火箭近地軌道的運載能力達到25噸左右,可以一次性將空間站核心艙發射到位。
拉開航天“超級2020”大幕
長五遙三火箭成為年度最受關注發射,原因在于,此次發射關乎后續一系列重大航天任務。
嫦娥五號即將去往月球,并首次帶回采集的地質樣本;火星探測器正準備抓住2020年的探火窗口,實施我國首次火星探測;空間站建設也箭在弦上,計劃在3年內搭建完成。
運送這些載荷的火箭,都是長征五號系列,包括長征五號和長征五號B兩型火箭。
只有長征五號遙三及計劃明年長五B首飛這兩次任務取得成功,這一系列航天“超級2020”的大戲才能如約拉開大幕。
揭秘
908天破解發動機故障疑云
從2017年7月2日長五遙二火箭失利到遙三重返太空,歷經908天。對一個火箭型號來說,這是一次漫長的停頓。
長征五號火箭副總設計師楊虎軍介紹,這期間研制人員對火箭進行了200余項改進,比較重大的改進就有9項,包括發動機設計改進、長排整流罩設計改進、利用系統調節方案改進等。
長征五號遙二火箭失利的主要原因,在于發動機。為了抓住這個若隱若現的“幽靈”,這908天可謂跌宕起伏。經過100余天的故障排查定位和180余天試驗驗證,研制團隊終于確認了失利原因。長征五號火箭總設計師李東回憶,研制團隊對50多個可能的原因逐一排查。根據故障調查的結論,研制人員對發動機進行了設計改進,從結構、材料和工藝等方面都采取了措施。
2019年2月,數次改進后的芯一級氫氧發動機順利通過了兩次長程試車驗證。然而,新的問題又浮現了。
4月4日,在長五遙三火箭的總裝工作進入到最后階段時,一臺用于后續任務的芯一級氫氧發動機出現了“異常振動頻率”,研制人員順藤摸瓜,找到了問題的癥結所在。
在長征五號火箭總指揮王玨看來,經過兩年多的歸零和驗證,研制團隊攻克了發動機技術難關,不僅解決了問題、消除了隱患,認識水平和技術能力也得到了進一步的提高。
前瞻1
送嫦娥五號赴月采樣返回
歷經數次推遲,我國嫦娥五號月球探測任務終于將在2020年實施。嫦娥五號將在月球采樣返回,帶回中國人采集的第一抔月壤。
我國探月工程分為“繞”、“落”、“回”三個階段。2007年,嫦娥一號實現了我國首次月球環繞探測;2010年,嫦娥二號獲得世界首幅分辨率為7米的全月圖;2013年,嫦娥三號實現了月球軟著陸,我國航天器首次降落在地球以外的天體上;2018年,嫦娥四號實現了人類探測器首次造訪月球背面。
2020年,我國將用長征五號火箭發射嫦娥五號,實現月面無人采樣返回,完成探月工程三步走的總體規劃目標。
據長征五號總指揮王玨介紹,嫦娥五號任務需要將8噸多的嫦娥五號探測器直接送入地月轉移軌道,而完成這一任務,必須由具有大運載能力的長征五號運載火箭來完成。
前瞻2
發射我國首個火星探測器
明年,我國探測器將首次踏上火星表面。
按照計劃,2020年,我國將利用長征五號發射火星探測器,并在一次任務中實現火星環繞、著陸和巡視探測。這在世界航天史上尚屬首次。
火星是太陽系的行星之一,大約每隔26個月就會發生一次“火星沖日”,這時火星與地球的距離會達到極近值。這段時間可以使用較小的代價將探測器送往火星,因此人類的火星探測活動通常也會每隔26個月出現一次高潮。在2020年就有一次“火星沖日”的機會。
探測器發射后,大約需要經過7個月的時間抵達火星。我國火星探測器將于2021年在火星上軟著陸,開展火星環繞探測和巡視探測。
長征五號運載火箭總設計師李東表示,長征五號將大幅度提高我國進入空間的能力,助力我國深空探測能力和水平的提升,實現在深空探測領域的跨越。
前瞻3
長五B“首秀”助空間站建設
我國載人航天工程確立了三步走戰略:第一步,發射載人飛船,建成初步配套的試驗性載人飛船工程,開展空間應用試驗;第二步,突破航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術,發射空間實驗室,解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題;第三步,建造空間站,解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。
從2003年到2016年,我國將11位航天員14人次送至太空,發射天宮一號和天宮二號,意味著第一步和第二步任務已圓滿完成。
據介紹,我國載人航天空間站預計在2022年左右建成,可支持3名航天員長期駐留,在軌運行10年,向國際社會開放合作。
作為執行載人航天空間站工程中發射空間站核心艙的主力火箭——長征五號B火箭預計將在2020年迎來首秀,這也將加速我國載人空間站建設的步伐。
新京報記者 倪偉