中國載人航天工程邁向“第三步”

萬全 王蘊聰

5月8日13時49分，中國新一代載人飛船試驗船返回艙成功著陸在東風著陸場預定區(qū)域，新飛船試驗船飛行試驗任務取得圓滿成功。首飛任務的成功，也標志著中國空間站建設進入了實質(zhì)階段。

長征五號B運載火箭（以下簡稱長五B）擁有將22噸載荷送入軌道的能力。而5月5日，隨著長五B將新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙送入太空，長征五號系列火箭在世界現(xiàn)役火箭第一梯隊中的地位，得到進一步奠定。

2020年5月5日18時00分，海南文昌航天發(fā)射場1號塔架，為中國載人空間站工程研制的長征五號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發(fā)射升空，約488秒后，載荷組合體與火箭成功分離，進入預定軌道，首飛任務取得圓滿成功。

中國新一代載人飛船是面向載人月球探測、空間站運營等任務需求而論證的具有國際先進水平的新一代天地往返運輸飛行器，具備高安全、高可靠、模塊化、多任務、可重復使用等特點，可提高中國載人飛船的乘員人數(shù)和貨物運輸能力。

載人飛船試驗船采用返回艙與服務艙兩艙構型，通過配置不同的服務艙模塊來適應近地空間和月球探測任務。

長五B助中國進入世界第一梯隊

長五B是以長征五號運載火箭（以下簡稱長五）為基礎改進研制而成，為中國載人空間站工程研制，主要承擔著中國空間站艙段等重大航天發(fā)射任務，是目前中國近地軌道運載能力最大的火箭。

長五B是中國研制的新一代大型液體運載火箭，為一級半火箭。自2011年正式立項，長五B經(jīng)歷了“十年磨一箭”。

長五與長五B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，但兩型火箭從設計、用途等多個方面存在不同—

構型上：長五采用兩級半構型，由芯一級+助推器+芯二級+整流罩組成；長五B采用一級半構型，由芯一級+助推器+整流罩組成。一級半構型的火箭，在中國尚屬首次，涉及到獨有的技術特點，也是研制工作的重點和難點。

長五B是中國首次將一級火箭作為末級使用，不增加姿態(tài)調(diào)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(nèi)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?，然后讓“乘客”順利下車。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。

外觀上：長五B與長五的最大區(qū)別在于整流罩，長五的整流罩長度大約12.3米，而長五B的整流罩長度達到了20.5米，是中國現(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。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。作為中國長度最長、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(zhuǎn)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(diào)性。

用途上：長五一般用于發(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；長五B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。

運載能力上：長五地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）運載能力約為14噸，長五B近地軌道（LEO）運載能力約為22噸。

長五B的首飛成功，使中國大型運載火箭的技術水平進入世界第一梯隊，與俄羅斯“安加拉”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，長五B也是中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。