◎ 董佳瑩 科技日報(bào)記者 付毅飛 崔爽

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，5月29日20時(shí)55分，搭載天舟二號貨運(yùn)飛船的長征七號遙三運(yùn)載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約604秒后，飛船與火箭成功分離，精確進(jìn)入預(yù)定軌道，21時(shí)17分，太陽能帆板兩翼順利展開工作。發(fā)射取得圓滿成功。這是長征系列火箭的第371次發(fā)射。

拍攝 郭文彬

按照空間站在軌建造任務(wù)規(guī)劃，今明兩年我國將連續(xù)實(shí)施11次飛行任務(wù)，包括3次空間站艙段發(fā)射，4次貨運(yùn)飛船發(fā)射及4次載人飛船發(fā)射。

“2年11次任務(wù)，環(huán)環(huán)相扣，就像接力賽跑，每發(fā)任務(wù)的成敗都將關(guān)乎中國空間站建造計(jì)劃能否順利實(shí)施?！遍L征七號運(yùn)載火箭試驗(yàn)隊(duì)現(xiàn)場01指揮員、主任設(shè)計(jì)師徐利杰說。

中國空間站“專屬列車”

長征七號遙三火箭發(fā)射天舟二號貨運(yùn)飛船是空間站建造階段的第二次發(fā)射，首次實(shí)現(xiàn)與空間站的交會對接，是建造階段承上啟下的關(guān)鍵之戰(zhàn)。

本次任務(wù)將為空間站送去航天員在空間站上所需的生活用品，開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及天和核心艙補(bǔ)加的推進(jìn)劑。

所謂“兵馬未動、糧草先行”，長征七號火箭作為空間站的唯一的“專屬列車”，任務(wù)和意義重大。

拍攝 屠海超

長征七號火箭是為了滿足中國空間站工程發(fā)射貨運(yùn)飛船而研制的新一代中型運(yùn)載火箭。貨運(yùn)飛船作為向空間站及空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)送貨物和推進(jìn)劑等物資的使者，被親切地稱為太空中的“專屬列車”。

2017年4月，長征七號遙二火箭成功將我國第一艘貨運(yùn)飛船天舟一號送入預(yù)定軌道。時(shí)隔四年，長征七號火箭將天舟二號貨運(yùn)飛船送入太空。

四年間，型號隊(duì)伍開展了大量的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了從“零窗口”到“窄窗口”發(fā)射的技術(shù)跨越，還通過簡化、優(yōu)化箭上測量系統(tǒng)、優(yōu)化貯箱增壓設(shè)計(jì)等130余項(xiàng)改進(jìn)，使火箭更加經(jīng)濟(jì)、可靠，更有利于批生產(chǎn)和高密度發(fā)射。

之后，天舟二號將與在軌運(yùn)行的天和核心艙進(jìn)行對接，完成燃料和物資的輸送，為后續(xù)載人飛船的發(fā)射奠定基礎(chǔ)。

火箭適應(yīng)性不斷提升

據(jù)介紹，本次發(fā)射任務(wù)與其他發(fā)射任務(wù)最大區(qū)別是交會對接的需求。

為了提高火箭的任務(wù)適應(yīng)性，長征七號遙三火箭采用了自動獲取起飛時(shí)間進(jìn)行入軌目標(biāo)參數(shù)在線迭代修正技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從“零窗口”到“窄窗口”的技術(shù)跨越。

火箭院長征七號運(yùn)載火箭試驗(yàn)隊(duì)現(xiàn)場01指揮員、主任設(shè)計(jì)師徐利杰介紹，發(fā)射窗口是指允許火箭發(fā)射的時(shí)間范圍，在我國以往大部分航天發(fā)射任務(wù)中，發(fā)射窗口都是在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)。但由于本次發(fā)射任務(wù)要實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)飛船與天和核心艙的交會對接，需要將貨運(yùn)飛船發(fā)射到天和核心艙所在的空間軌道面，這樣才能保證兩個(gè)航天器順利“牽手”，這就要求火箭必須按照預(yù)先計(jì)算好的時(shí)間，分秒不差的點(diǎn)火升空，也就是常說的“零窗口”。

而長征七號火箭作為低溫火箭，與常規(guī)火箭相比，還面臨低溫推進(jìn)劑加注問題和復(fù)雜的發(fā)射前流程。因此，要實(shí)現(xiàn)“零窗口”發(fā)射，難度更大。

拍攝 郭文彬

“發(fā)射前4分鐘內(nèi)，要連續(xù)完成10多個(gè)關(guān)鍵動作，比如貯箱增壓、管路排空、連接器脫落、擺桿擺開等一系列復(fù)雜動作，哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都會影響“零窗口”發(fā)射。”徐利杰介紹。在長征七號遙二火箭發(fā)射天舟一號貨運(yùn)飛船時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了“零窗口”發(fā)射。

雖然已經(jīng)具備了“零窗口”發(fā)射技術(shù)，但是為了更好的適應(yīng)故障情況，提高火箭按時(shí)發(fā)射的能力，型號隊(duì)伍在長征七號運(yùn)載火箭上首次采用自動獲取起飛時(shí)間進(jìn)行入軌目標(biāo)參數(shù)在線迭代修正技術(shù)，對飛行彈道、落點(diǎn)等進(jìn)行評估，并分析不同工況、不同起飛時(shí)間對入軌精度和運(yùn)載能力的影響，通過大量的數(shù)字和半實(shí)物仿真，最終將精確到秒的“零窗口”拓展為兩分鐘的“窄窗口”。

也就是說，如果火箭起飛時(shí)間的偏差在兩分鐘以內(nèi)，火箭就可以根據(jù)起飛時(shí)間自行修正飛行軌跡，保證貨運(yùn)飛船仍然能夠進(jìn)入核心艙所在的軌道面，提升了長七火箭對發(fā)射任務(wù)的適應(yīng)性。

這位“大力士”智能又環(huán)保

載人空間站升空后，航天員要在空間站長期駐守，吃、穿、用乃至呼吸所需的物資，都要由貨運(yùn)飛船及時(shí)送到空間站；空間站維持正確軌道所需的燃料也靠貨運(yùn)飛船送。要把載有大批物資的貨運(yùn)飛船按時(shí)送入太空，就必須有“力氣”大、可靠性高的運(yùn)載火箭。長征七號運(yùn)載火箭就能滿足這些需求。

拍攝 楊熙

長七火箭是我國新一代中型運(yùn)載火箭。論“力氣”，長七火箭近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到13.5噸，比采用傳統(tǒng)燃料的運(yùn)載火箭多出一半以上。這主要得益于綠色、高能的液氧、煤油燃料和新一代大推力液氧煤油發(fā)動機(jī)。其中，芯一級和助推器上的6臺液氧煤油發(fā)動機(jī)可提供超過700噸的起飛推力。

為滿足中國載人空間站工程發(fā)射貨運(yùn)飛船和未來載人運(yùn)載火箭更新?lián)Q代的需求，研制人員還將長七火箭打造成了全數(shù)字化控制火箭。

擁有了基于多余度總線的全數(shù)字控制系統(tǒng)，相當(dāng)于為“專屬列車”的“大腦”插上了智能翅膀，也使火箭的可靠性得到大幅提高。

據(jù)了解，“長七”火箭的設(shè)計(jì)可靠性達(dá)到0.98，國內(nèi)領(lǐng)先，世界一流。它不僅能在8級大風(fēng)中轉(zhuǎn)場，還能在雨中發(fā)射，不管“風(fēng)吹雨打”，都能送載荷精準(zhǔn)入軌。

另外，“長七”火箭也很環(huán)保。它采用我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的兩種新型液氧煤油發(fā)動機(jī)，煤油的不充分燃燒產(chǎn)生的顆粒和水蒸氣混合凝結(jié)產(chǎn)生白色煙霧，較常規(guī)推進(jìn)劑比沖提高20%，推力提高了60%。

“長七”是為滿足載人空間站工程發(fā)射貨運(yùn)飛船而研制的新一代中型運(yùn)載火箭，除了空間站建造階段2年4次發(fā)射任務(wù)之外，后續(xù)進(jìn)入到空間站運(yùn)營階段，將每年保持在2次發(fā)射的當(dāng)量。

它未來不僅可以滿足我國載人空間站工程發(fā)射貨運(yùn)飛船的需求，還將承擔(dān)中國航天多種類型的發(fā)射任務(wù)，肩負(fù)起長征火箭技術(shù)進(jìn)步和更新?lián)Q代的歷史重任。

來源：科技日報(bào)