現(xiàn)場圖 攝影：史悅

【環(huán)球時報-環(huán)球網(wǎng)報道 記者 劉揚 特約記者 姜哲】據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，2020年5月5日，為我國載人空間站工程研制的長征五號B（以下簡稱“長五B”）運載火箭，搭載新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙，在文昌航天發(fā)射場點火升空，載荷組合體被送入預定軌道，首飛任務取得圓滿成功，實現(xiàn)空間站階段飛行任務首戰(zhàn)告捷，拉開我國載人航天工程“第三步”任務序幕。這是中國乃至亞洲火箭首次發(fā)射超過“兩萬公斤”的航天器，進一步奠定“胖五”家族在世界現(xiàn)役火箭第一梯隊中的地位?！董h(huán)球時報》記者帶你通過十組問題來了解這位實力非凡的“胖五”家族新成員。

自1992年中國載人航天工程立項以來，中國航天人用28年的埋頭苦干、艱苦奮斗，將中國人千年飛天夢想化為現(xiàn)實。

1、為何要研制長五B？未來用途是什么？

長征五號B運載火箭是由中國研制的新一代大型液體運載火箭，為一級半火箭，芯級采用5米直徑，捆綁4個3.35米直徑的助推器，全箭長約53.66米，起飛質量約849噸，起飛推力約1068噸 ，近地軌道（近地點200公里，遠地點400公里，軌道傾角約42°）運載能力22噸級。

長征五號B運載火箭是專門為載人航天工程空間站建設研制的一型新型運載火箭。長征五號B運載火箭首飛任務將搭載新一代載人飛船開展試驗驗證。完成技術方案驗證后，長征五號B遙二至遙四任務將先后完成空間站三個艙段的發(fā)射任務。

2、長征五號B和長征五號相比，有哪些異同？

長征五號運載火箭與長征五號B運載火箭同屬長征五號火箭系列，兩型火箭共享5米大直徑箭體結構研制、大推力液氧液氫發(fā)動機技術、大推力液氧煤油發(fā)動機技術、大型活動發(fā)射平臺技術、系統(tǒng)級冗余控制技術等關鍵技術，但兩型火箭在設計、用途等方面存在很多不同。

從構型上看，長征五號運載火箭采用兩級半構型，由芯一級+助推器+芯二級+整流罩組成；長征五號B運載火箭采用一級半構型，由芯一級+助推器+整流罩組成。

從外觀上看，長征五號B運載火箭與長征五號運載火箭的最大區(qū)別在于整流罩，長征五號運載火箭的整流罩長度大約12.3米，而長征五號B火箭的整流罩長度達到了20.5米，是我國目前最大的火箭整流罩。

從用途上看，長征五號運載火箭一般用于發(fā)射高軌道的大型衛(wèi)星以及各類深空探測器，例如實踐二十號衛(wèi)星、嫦娥五號月球探測器、火星探測器等；長征五號B運載火箭主要用于發(fā)射近地軌道的大型衛(wèi)星及飛船，例如載人空間站的核心艙和實驗艙等。

從運載能力上看，長征五號火箭地球同步轉移軌道（GT0）運載能力約為14噸，長征五號B火箭近地軌道（LEO）運載能力約為22噸。

長征五號B運載火箭一飛沖天（高一鳴 攝） 來源：中國航天科技集團微信公號

3、長五B是一個一級半火箭，比長五少一個二級，是否意味著研制難度大大降低？

長征五號B與長征五號是同屬一個火箭系列的不同構型，做“減法”的說法并不貼切，長征五號B火箭與長征五號火箭共享了芯一級和助推器的大部分關鍵技術，減少了一部分研制工作量，但是從研制難度上看，長五B這種一級半構型的火箭，在我們國家尚屬首次，涉及到一些獨有的技術特點，也是研制工作的重點和難點。

長征五號B與長征五號相比，是國內首次將一級火箭作為末級使用，不增加姿態(tài)調整和速度修正，直接將有效載荷送入軌道。在一級發(fā)動機關機時，約140噸的推力在幾秒鐘之內消失，相當于一輛高速行駛的火車突然“剎車”，還要穩(wěn)穩(wěn)?？吭谥付ㄎ恢茫缓笞尅俺丝汀表樌萝?。為此研制隊伍攻克了“大推力直接入軌”關鍵技術，滿足了有效載荷對姿態(tài)控制和制導精度控制的指標。

長征五號B與長征五號相比，變“輕”了，飛得更“快”，飛行時的過載變大了，對箭上設備環(huán)境耐受能力提出了新考驗。

4、從外觀上看，長五B個子比長五矮一點，但“頭部”比長五要大了許多，為什么要做這么大的整流罩？

長征五號B與長征五號相比，“腦袋”變“大”了，長征五號運載火箭的整流罩長度大約12.3米，而長征五號B火箭的整流罩長度達到了20.5米，是我國現(xiàn)役運載火箭采用的尺寸規(guī)模最大的整流罩，是為了發(fā)射載人航天工程空間站核心艙和實驗艙而專門設計的，可以說是“私人訂制”。整流罩由端頭、馮卡門錐段、組合前柱段、后柱段和轉接框組成，整流罩的可靠分離成為擺在研制人員面前的一關。研制人員開展了分多次仿真分析、分離試驗，采用彈性整流罩分離仿真技術、大型整流罩地面分離試驗技術，解決了這個難題。另外，整流罩部位的氣動加熱作用也更明顯，特別是安裝在整流罩附近的火工品所處的環(huán)境也更熱了，對火工品提出新的考驗，為此專門開展了相關分析研究和試驗工作。

5、相比于現(xiàn)役其他型號火箭，長五B有哪些“黑科技”？

超長整流罩研制。長征五號B火箭整流罩采用流線型的馮×卡門曲線外形，可以更好的減小空氣阻力，減輕載荷影響。作為我國長度最長、重量最重的整流罩，另一個技術難點在于如何做到安全可靠的分離。經(jīng)過多方案比較，最終確定了采用旋轉式分離方案，通過大量的仿真分析、預示，對整流罩分離方案進行評估，并多次開展了整流罩分離試驗，有效驗證了設計正確性和各系統(tǒng)接口協(xié)調性。

低溫火箭“零窗口”發(fā)射技術。作為未來發(fā)射空間站核心艙和實驗艙的火箭，空間站交會對接任務對長征五號B提出了“零窗口”發(fā)射的需求，發(fā)射時間精度誤差要控制在1秒以內。為了做到“零窗口”發(fā)射，火箭各系統(tǒng)要確保在點火前一段時間就完成各項準備，以準備好的狀態(tài)等待點火。由于低溫推進劑加注后會不停的“蒸發(fā)”消耗，因此，發(fā)射準備好的狀態(tài)并不是越早越好，而是要嚴格按照時間要求精準的完成。研制團隊從系統(tǒng)發(fā)射可靠性提升和發(fā)射流程優(yōu)化兩個方面開展了工作。通過開展可靠性試驗和分析工作，實現(xiàn)了關鍵系統(tǒng)可靠性提升；通過射前流程優(yōu)化，進一步提高了各系統(tǒng)對于“零窗口”發(fā)射的適應性。

大直徑艙箭分離技術。長征五號B火箭研制團隊圍繞降低和改善沖擊環(huán)境開展了專題攻關，對多種降沖擊方案進行比較和試驗后，采用了“隔沖框＋阻尼盒”的降沖擊方案，并應用了“顆粒阻尼技術”?！邦w粒阻尼技術”是一種新型振動被動控制技術，通過顆粒體和阻尼器構成一個耦合、封閉的非線性系統(tǒng)，依靠摩擦和非彈性碰撞，迅速地耗散動能，實現(xiàn)減振降噪的效果。經(jīng)過試驗驗證，艙箭分離界面的分離得到有效改善，空間站艙段可以在“下車”過程中感受到火箭的“溫柔”。

大推力直接入軌技術。為了確保精準、安全入軌，研制團隊從入軌姿態(tài)控制、入軌精度控制、分離安全控制三個方面開展了攻關工作。通過采用姿態(tài)控制增益優(yōu)化方法，提高了姿態(tài)控制精度；通過采用多方法聯(lián)合的復合制導方案，有效降低了制導誤差對精度造成的影響。同時，為了提高艙箭分離后的安全裕度，增加了2枚反推火箭，確保艙箭分離后，火箭一級箭體可以避開空間站艙段的軌道面。經(jīng)過仿真分析、系統(tǒng)綜合實驗、半實物仿真試驗等考核評估，大推力直接入軌精度控制和分離安全控制技術的有效性得到了驗證。

6、長五系列火箭為何要型譜化發(fā)展？

長征五號系列火箭從設計之初，就按照“通用化、系列化、組合化”的設計思想開展設計。其發(fā)展思路可以概括為“一個系列、兩種發(fā)動機、三個模塊”，即首先研制5米直徑基本型火箭，全面突破兩種液氧煤油和氫氧發(fā)動機、三個模塊及相關關鍵技術，形成研制5米直徑系列火箭的能力，在近地軌道和地球同步轉移軌道最大運載能力上與國際主流火箭接軌，進而帶動我國其他新一代運載火箭發(fā)展，構筑新一代無毒、無污染運載火箭系列型譜，實現(xiàn)我國運載火箭的全面升級換代，并為下一步發(fā)展重型運載火箭奠定堅實的技術基礎。

型譜化發(fā)展的可以有效節(jié)約研制成本，縮短研制周期，最大化利用研制場地和設備，提升產(chǎn)品質量，實現(xiàn)高質量、高效益、高效率的發(fā)展。以長征五號B火箭為例，助推器和一級箭體、助推發(fā)動機和一級發(fā)動機相關產(chǎn)品采用與長征五號通用化的設計方案，長征五號B火箭在研制過程中不需要在開展相關研制試驗；同時，產(chǎn)品生產(chǎn)也可以實現(xiàn)批量化，對發(fā)射場地及相關發(fā)射支持設備的需要也可以做到統(tǒng)一，極大節(jié)約研制成本和研制周期。

7、研制長征五號B有哪些重大意義？

長征五號B火箭的運載能力是我國現(xiàn)役火箭中最大的，近地軌道運載能力達到22噸，使我國發(fā)射較大規(guī)模的航天器成為可能，比如空間站的各個艙段，重量達到20噸以上，只有長征五號B火箭能夠發(fā)射。在此之前，我國近地軌道運載能力約為14噸（長征七號）。

長征五號B火箭的首飛成功，使我國大型運載火箭的技術水平進入世界第一梯隊，與俄羅斯“質子-M”火箭、美國“獵鷹-9”火箭、“德爾塔IV”火箭、歐洲“阿麗亞娜-5”火箭的運載能力相當。同時，長征五號B火箭也是我國新一代運載火箭系列化發(fā)展的代表之一，將為后續(xù)重型運載火箭的研制提供重要技術積累。

現(xiàn)場圖 攝影：史嘯

8、未來空間站建設階段，長五B和其他運載火箭如何分工？

在長征火箭家族中，共有三型火箭參與到我國載人空間站工程中，分別是長征二號F運載火箭、長征五號B運載火箭以及長征七號運載火箭。

長征五號B運載火箭主要完成載人空間站核心艙及兩個實驗艙的發(fā)射任務；長征七號運載火箭主要用于發(fā)射“天舟”貨運飛船，為空間站和航天員運送物資；長征二號F運載火箭主要負責將航天員送入空間站。

9、長征五號系列火箭后續(xù)有哪些重大任務？

按照計劃，2020年，長征五號系列火箭將執(zhí)行3次發(fā)射任務，長征五號B首飛之后，長征五號火箭將發(fā)射我國首個火星探測器；長征五號火箭還將發(fā)射嫦娥五號月球探測器，實現(xiàn)月球采樣返回。

10、文昌發(fā)射場此前發(fā)射長五的經(jīng)驗，對發(fā)射長五B有哪些幫助？

長征五號火箭與長征五號B火箭的一級和助推有很多共性的地方，在與發(fā)射場系統(tǒng)的協(xié)調匹配等方面，也有許多相同點，可以充分借鑒長征五號的發(fā)射經(jīng)驗。不過，長征五號B也有很多獨特的地方。

此次任務是首次使用飛行箭執(zhí)行發(fā)射場合練任務。按照任務要求，火箭先開展發(fā)射場合練，之后執(zhí)行首飛任務：發(fā)射場合練為火箭研制階段系統(tǒng)間大型地面試驗，有效載荷為空間站系統(tǒng)核心艙試驗件；首飛任務是火箭首次研制性飛行試驗。在合練任務期間，必須要考慮到飛行箭產(chǎn)品的防護，特別是發(fā)射區(qū)高溫高濕及鹽霧環(huán)境對產(chǎn)品的影響。

長五B遙一火箭合練有效載荷和首飛有效載荷計劃安排緊密，給對接和合罩工作帶來較大挑戰(zhàn)。通過積極協(xié)調相關單位確保了整體進度按照計劃進行。