長征五號B運載火箭是專門為我國載人航天工程空間站建設(shè)而研制的一型新型運載火箭，于2020年5月5日成功首飛。長征五號B遙二火箭發(fā)射空間站核心艙，是長征五號B運載火箭的首次應(yīng)用性發(fā)射，也是空間站建造的開局之戰(zhàn)。

2020年5月5日，為我國載人空間站工程研制的長征五號B運載火箭在海南文昌首飛成功，正式拉開我國載人航天工程“第三步”任務(wù)的序幕。新華社記者 蒲曉旭 攝

按照空間站建造任務(wù)規(guī)劃，今明兩年我國將接續(xù)實施11次飛行任務(wù)，包括3次空間站艙段發(fā)射，4次貨運飛船發(fā)射以及4次載人飛船發(fā)射，于2022年完成空間站在軌建造，實現(xiàn)中國載人航天工程三步走發(fā)展戰(zhàn)略第三步的任務(wù)目標(biāo)。

核心艙發(fā)射任務(wù)非它莫屬

長征五號B運載火箭擁有長度達(dá)到20.5米的國內(nèi)最大整流罩，近地軌道運載能力達(dá)到25噸級，是我國目前近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭。

載人空間站艙段是我國迄今為止重量最大的載荷，質(zhì)量重達(dá)20幾噸。發(fā)射載人空間站艙段，只有長征五號B運載火箭能夠勝任。

為了滿足空間站任務(wù)要求，研制團隊開展了一系列技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新，相繼攻克了超大整流罩研制、大直徑艙箭連接分離、大推力直接入軌偏差精確控制等核心技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進行了持續(xù)優(yōu)化和改進。

結(jié)合空間站艙段任務(wù)特點，長征五號B火箭事先規(guī)劃了應(yīng)急軌道，這也是我國首次在非載人火箭上應(yīng)用該項技術(shù)，以確保發(fā)射萬無一失。

4月23日，空間站天和核心艙與長征五號B遙二運載火箭組合體已轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。新華社發(fā)（郭文彬 攝）

一級半直接入軌

自帶高可靠性“基因”

為了當(dāng)好運送空間站艙段的“專屬列車”，長征五號B運載火箭開展了多項技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新，練就了一身“獨門絕技”。

長征五號B運載火箭采用一級半構(gòu)型，是目前世界在役火箭中唯一一級半直接入軌的火箭。火箭系統(tǒng)簡潔，所有發(fā)動機的點火都在地面完成，也無需進行級間分離、高空發(fā)動機啟動等動作，降低了故障發(fā)生的概率，提升了可靠性。

要實現(xiàn)一級半入軌，對火箭的發(fā)動機是個不小的考驗。長征五號B運載火箭助推器配置液氧煤油發(fā)動機，一級火箭配置氫氧發(fā)動機，前者具有推力大的特點，讓火箭點火后獲得較大的加速度，后者具有高比沖的優(yōu)勢，可以為火箭提供高效的速度增量。

“氫氧和液氧煤油兩種發(fā)動機組合形成的基因，決定了能夠構(gòu)造出一級半直接入軌的火箭，而且火箭的固有可靠性天生就高?！遍L征五號B運載火箭總體副主任設(shè)計師李平岐說。

突破“零窗口”發(fā)射技術(shù)

為交會對接贏得±1分鐘

由于后續(xù)實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ要與核心艙通過交會對接，在軌進行組裝，所以要求火箭“零窗口”發(fā)射。交會對接好比在太空“穿針引線”，失之毫厘可能差之千里，此時空間站艙段就要消耗燃料來變軌滿足對接要求，造成能力的損失。

但長征五號B運載火箭是低溫火箭，面臨著低溫推進劑加注問題和復(fù)雜的發(fā)射前流程，實施“零窗口”發(fā)射相比常溫火箭難度大得多。

李平岐說，為了解決這個問題，研制團隊對箭上控制系統(tǒng)迭代制導(dǎo)方案進行了優(yōu)化改進，實現(xiàn)了起飛時間與預(yù)定時間的誤差不超過±1分鐘時，火箭可以在飛行過程中修正偏差，將空間站軌道艙精準(zhǔn)送入原定目標(biāo)位置。

這也就是說，只要在這個兩分鐘里點火起飛，火箭到達(dá)的都是唯一的終點，從而為分秒必爭的交會對接任務(wù)爭取出寶貴的±1分鐘，助力空間站艙段在太空中實現(xiàn)順利“牽手”。

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空間站“專屬列車”的5大絕技

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中國航天科技集團一院供圖

來源：科技日報