長五B火箭攜“夢天”出征：“大力士”、“大腦袋”、簡構型

中新網(wǎng)海南文昌10月31日電 (馬帥莎 董佳瑩)繼7月成功發(fā)射問天實驗艙后，長征五號B運載火箭(以下簡稱“長五B火箭”)10月31日再次從文昌航天發(fā)射場起飛，成功將中國空間站第三個艙段，也是中國迄今為止發(fā)射的最重載荷——夢天實驗艙發(fā)射至預定軌道。

中國空間站艙段重量和體積都比普通衛(wèi)星大得多，作為空間站艙段“專列”，長五B火箭如何滿足大塊頭“乘客”的特殊需求？完成空間站三個艙段發(fā)射任務后，未來長五B火箭還有哪些任務規(guī)劃？火箭專家對此作出專業(yè)解讀。

圖為長征五號B遙四運載火箭。 屠海超 攝

“大力士”：發(fā)射中國迄今為止最重載荷

作為中國目前近地軌道運載能力最大的火箭，長五B火箭將中國長征系列火箭近地軌道的運載能力由8.6噸提升至25噸，被稱為長征火箭家族中的“大力士”。中國空間站的三個艙段重量均超過22噸，其中夢天實驗艙是中國迄今為止重量最大的載荷，約23.3噸。

長五B火箭的“大力氣”是怎么來的？火箭充分發(fā)掘了液氧煤油發(fā)動機大推力、氫氧發(fā)動機高比沖的優(yōu)勢，8臺120噸級的液氧煤油發(fā)動機，里面的最高壓強有500個大氣壓，相當于能把黃浦江的水直接抽到5000米高的青藏高原，起飛推力可達1000多噸。而一級火箭配置的2臺氫氧發(fā)動機，因其比沖高的特點，使火箭能夠以較少的燃料獲得較大的推力。

“所謂比沖，就是發(fā)動機在一定時間內(nèi)燃燒一定量的燃料所產(chǎn)生的推力，這可以形象地理解為汽車的‘油耗’，使用液氫和液氧推進劑的發(fā)動機‘油耗’較低，是目前我們掌握的比沖較高的推進劑之一?！敝袊教炜萍技瘓F一院長五B火箭總體副主任設計師劉秉說。

北京時間10月31日15時37分，搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭，在中國文昌航天發(fā)射場準時點火發(fā)射，約8分鐘后，夢天實驗艙與火箭成功分離并準確進入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝

“大腦袋”：國內(nèi)最長最大整流罩

長五B火箭不僅“腰身粗”，而且頂著一個“大腦袋”，有火箭“冰墩墩”之稱。而這個“大腦袋”其實就是整流罩。

整流罩是運載火箭的重要組成部分，用于保護衛(wèi)星或其他有效載荷免受氣動力、氣動加熱及聲振等有害環(huán)境的影響。長五B火箭擁有目前中國最長最大的整流罩，整流罩長度達到20.5米、直徑5.2米，容積達360立方米。如此寬敞的空間，也是為了發(fā)射空間站艙段而量身打造的。

一院長五B火箭結構總體設計師王乾表示，本次任務火箭結構系統(tǒng)技術狀態(tài)較上一發(fā)沒有較大變化。型號隊伍根據(jù)夢天實驗艙操作需求，對整流罩外部操作開口進行了適應性匹配。

簡構型：一級半直接入軌

長五B火箭是中國現(xiàn)役運載火箭中唯一一款一級半直接入軌的火箭，豐富和完善了新一代運載火箭的型譜。

中國現(xiàn)役火箭都是多級火箭，多級火箭需要先通過下面級火箭點火加速，再通過上面級火箭調節(jié)入軌姿態(tài)和入軌精度。這就好比長跑，不同級次的火箭分別承擔“起跑、加速跑、沖刺跑、撞線跑”的“接力”過程。長五B火箭則只用一級半火箭直接入軌，從點火到入軌一氣呵成。

減少火箭級數(shù)有何好處？專家表示，火箭級間分離是影響飛行成敗的關鍵環(huán)節(jié)之一，控制過程非常復雜，地面試驗邊界條件與真實分離環(huán)境有較大差別，是火箭研制的難點之一。因此級數(shù)越少，分離次數(shù)就越少，發(fā)生故障的概率就越低。長五B火箭一級半直接入軌，減少了分離次數(shù)，可進一步提升可靠性。

北京時間10月31日15時37分，搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭，在中國文昌航天發(fā)射場準時點火發(fā)射，約8分鐘后，夢天實驗艙與火箭成功分離并準確進入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝

空間站艙段“專列”未來還有哪些任務？

長五B火箭是專為中國空間站艙段發(fā)射任務打造的一型運載火箭，有空間站艙段“專屬列車”之稱。從2020年首飛成功，2021年順利托舉天和核心艙，到今年先后護送問天實驗艙和夢天實驗艙入軌，長五B火箭實現(xiàn)100%的成功率。

一院長五火箭副總設計師黃兵介紹稱，長五系列火箭連續(xù)成功發(fā)射的高可靠性得到了客戶青睞。未來，中國一系列大型衛(wèi)星等將逐步立項研制，長五系列火箭也將逐步進入高密度發(fā)射狀態(tài)，預計到2024年，發(fā)射需求將達到每年4至5發(fā)。

據(jù)了解，長五B火箭將承擔中國第一個大型空間巡天望遠鏡發(fā)射任務，屆時望遠鏡將與空間站共軌飛行，開展更多的宇宙空間探測和前沿科學研究。未來長五B火箭還將與遠征系列上面級形成組合，形成多星組網(wǎng)發(fā)射的能力，充分發(fā)揮運載能力大、單位有效載荷經(jīng)濟性好的優(yōu)勢，滿足國家不同發(fā)射任務需求。(完)