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未来中国的空间站将建成什么样 5月5日,长征五号B运载火箭在文昌航天发射场首飞成功,空间站阶段飞行任务首战告捷,我国载人航天工程“第三步”任务序幕正式拉开。5月8日,我国新一代载人飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆,试验取得圆满成功。对于中国载人航天来说,这是圆梦的过程,更是追梦的征途。从仰望星空到遨游星汉,中国航天人将一个又一个梦想变为现实,极大地推动了科技进步。 1.长征五号B运载火箭首飞成功意味着什么 记者:从我国第一颗人造地球卫星问鼎苍穹50年来,一枚枚长征火箭飞向太空,我国航天事业发展不断取得新突破。长征五号B运载火箭首飞成功对中国载人航天意味着什么? 周建平:这次发射对中国空间站的建设至关重要。因为任务不仅考验了火箭的性能,更对中国载人航天未来的技术发展意义深远。 长征五号B运载火箭是为发射空间站核心舱和实验舱,在长征五号运载火箭的基础上改进研制的,相比于长征五号的两级半构型,长征五号B为一级半构型,它未来的任务是将我们空间站的三个舱段,包括核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ送入轨道,完成空间站舱段的建造任务。 本次是长征五号B运载火箭的首飞任务。利用这次试验的机会,火箭还搭载了新一代载人飞船试验船。这艘试验船对于中国载人航天工程而言具有重大意义——它将承担未来中国空间站运营和载人深空探测任务。 我们主要是用这艘试验船来验证今后的一些关键的技术。比如再入防热技术,和神舟飞船相比,此次我们把试验船送到一个更高的轨道上,让它以更高的速度再入大气层,以检验防热技术;神舟飞船有一顶1200平方米的减速伞,本次试验船有三顶这样大小的伞,怎么可靠安全地打开这三顶伞,也是这次要验证的群伞回收技术。 新一代载人飞船试验船的规模比神舟载人飞船大很多,将具备更强大的载人能力、货物运输能力,以及人货混合运输能力。试验船回收后,将实现返回舱大部分可重复使用。重复使用是航天发射的一个很重要的技术方向,可以提高效益,降低成本。当然,它在技术上有更大的挑战。这是中国发射的第一个瞄准重复使用的载人飞船。 2.中国离空间站建造还有多远 记者:如今,太空家园的梦想正一步步走向现实。接下来,中国空间站的建设有何计划? 周建平:长征五号B运载火箭的首飞成功,拉开了我国空间站阶段飞行任务的帷幕。在未来2-3年的时间内,中国载人航天工程还将实施11次高密度发射任务。由长征五号B运载火箭发射空间站核心舱和两个实验舱,还有4次神舟载人飞船的发射,以及4次天舟货运飞船的发射,覆盖的时间段是空间站关键技术验证阶段和空间站建造阶段。 未来的11次任务是高密度的发射任务,充满了大量的新技术和新挑战。我们要发射载人飞船、货运飞船,以及空间站三个不一样的舱段;执行任务的火箭包括长征二号F载人运载火箭、长征七号运载火箭,还有长征五号B运载火箭,发射频率和任务复杂性都大幅提升。 面对密集的发射任务,需要不断创新、变革传统的生产模式,包括发射任务的组织模式以及飞行器的在轨管理模式等。我们必须要有一套新的、适应这种发射和在轨管理的研发模式,朝着更加高效、更加可靠、更加安全的目标。同时,这也将是一段非常辉煌的试验历程。11次任务的完成,将标志着我们中国空间站正式建成。 3.未来中国空间站有哪些特点 记者:与国际空间站相比,未来中国空间站有哪些特点? 周建平:1998年,国际空间站发射了第一个模块。从时间上看,中国空间站的建造比国际空间站晚了20多年。中国空间站是利用当代技术成果研发建设的。虽然建造时间晚于国际空间站,但充分考虑了技术进步对于航天发展的作用,在能源技术、再生生保技术、空间探测技术以及科学研究设备等各个方面,都利用了这20多年科技发展和技术进步的成果。因此,中国空间站将站在一个更高的技术和科学起点上。 中国空间站也充分考虑了国情和科学发展的需求。国际空间站现在在轨质量是400多吨,从规模上讲,中国空间站要比国际空间站小很多。三个舱段发射入轨以后大概60多吨,再对接两艘载人飞船、一艘货运飞船,加起来90多吨,所以我们的规模比国际空间站小很多。但规模是需求决定的,中国空间站在论证及研发过程中,充分考虑了科学家的需求,和科学发展密切契合,这样的规模能够满足空间科学研究的需要。 中国空间站还是可弹性扩展的,为未来留有发展空间。当更多科学研究需求不断涌现,中国空间站依然可以通过在轨维修、在轨技术升级等方式来满足需求。我们可以扩展空间站本体,目前是三个舱段,可以扩展成四个舱段,甚至六个舱段。 记者:中国空间站建成后会对中国载人航天未来的技术发展和全人类产生怎样的影响? 周建平:中国空间站建成后将成为一个国家级太空实验室。在未来十几年时间内,空间站会是中国空间科学研究以及宇宙空间探索的重要实验基地。 空间站舱内和舱外部署了大量的科学实验装置,包括空间生命科学、空间材料科学、空间微重力科学、燃烧科学、基础物理学以及天文学的研究设备。这些设备是按照通用模式来研制的,满足不同的、细分的科学领域。 中国空间站还将有一个共轨飞行的光学舱。这个光学舱实际上是一个巡天望远镜,它的分辨率和大家熟知的哈勃望远镜的分辨率是相当的,但它的视场角要比哈勃望远镜大300多倍,可以完成对大范围天体的巡天探测。这个巡天望远镜也吸引了国内外广大天文科学家的注意,我相信它也会成为今后我们空间站科学探测的一个很重要的亮点,会给中国的光学天文带来历史性的跨越和进步,使得中国的光学天文研究走到世界的前面。 经过近30年的不懈努力,锲而不舍地追逐梦想,中国空间站时代的大门已经打开,这是中国载人航天“三步走”战略的最后一步,也是最复杂、最具有挑战性的一步。中国载人航天工程的发展,不仅有空间站和航天技术自身的飞跃,还将带动众多科学和工程技术领域的进步和突破,带来航天成果造福社会和普通人的无数美好场景。 太空有广泛的机会来改善人们的生活,提高经济发展的质量,提升科技进步的水平。在空间站上做实验是最合适、最有效率的,因为它将长期在轨运行,实验也是有人的参与。中国空间站无疑会加快人类探索、开发、利用宇宙的步伐。
天问一号的火星之旅·三大任务 即将在7月启程的中国火星探测任务,在前不久的第五届中国航天日(2020年4月24日)上,终于明确了任务名称——天问一号。 这一天也是我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射50周年纪念日,格外有“传承”的使命感。 迈向行星的“天问”系列 “天问”来自我国伟大诗人屈原的长诗《天问》。在这首诗里,两千多年前的屈原同学化身好奇宝宝,对天地万物发起了一连串“灵魂拷问”。尤其是“日月安属,列星安陈”这样的求知渴望,正对应着两千多年后的我国“走出”地球,探索遥远行星世界的坚定决心。 “我国将行星探测任务命名为天问系列”。来源:央视新闻 是的,意思就是说…“天问”系列并不仅仅是我国火星任务的名称,而是我国接下来行星探测任务共有的名称。 一个系列包含多个行星探测任务,这种命名方式早有先例。 NASA的先驱者号系列(Pioneer program),用多发探测器在 1958-78年间探索了月球、金星、木星、土星和空间环境。 先驱者号系列中的四种探测任务构型:(从左到右)先驱者A–E号、先驱者10/11号、先驱者金星1号(先驱者12号)和先驱者金星2号(先驱者13号)。来源:NASA 更有名的当属NASA的水手号系列(Mariner program),用10次探测任务在1962-73年短短11年时间里探测了火星、金星和水星,完成了数个人类深空探测史上的“第一次”。 再算上探访了外太阳系全部四颗行星的的水手11和12号(也就是大名鼎鼎的旅行者1号和2号)的话,可以说是一个系列囊括了整个太阳系。 从这个角度来说,“天问”系列的目标是建立起我国自己的“行星舰队”,这目标不可谓之不大。 三大任务:绕落巡 天问一号将是我国自主发射的第一颗火星任务(遗憾失败的萤火一号是借俄国火箭发射的),不同于之前“轻骑兵”模式的萤火一号,天问一号将是绝对的重磅出击——利用一次发射完成“环绕”、“着陆”、“巡视”火星这三大任务,也就是所谓的“绕落巡”。 环绕通常通过环绕器(轨道器)来完成,例如目前在轨的NASA火星勘测轨道飞行器(MRO),就在一圈一圈环绕着火星的过程中展开各项探测。而我国的天问一号也会包含一个环绕器,完成至少一年的环火星探测。 稍提一句,其实着陆任务也可以根据需要先环绕飞行一段时间,然后选择合适的时机着陆,例如我国的嫦娥三号、四号着陆任务虽没有携带轨道器,但着陆器带着月球车在着陆月球之前也环绕了月球数圈。 着陆可以通过着陆器或者巡视器来完成,两者的主要区别就是着陆器不能动而巡视器可以自由移动,我们熟悉的嫦娥三号着陆器+玉兔号月球车,嫦娥四号+玉兔二号月球车,就是着陆器+巡视器组合。 也就是说,着陆器只可以完成着陆,而巡视器则可以完成着陆+巡视两项任务。 而本次天问一号则将通过一个着陆巡视组合体来完成着陆和巡视两项任务。着陆巡视组合体包含进入舱(着陆架)和火星车两部分,进入舱负责着陆,而火星车负责科学探测。 或许会反应过来,其实欧空局和俄宇航的这个ExoMars整体就是一个绕落巡任务:痕量气体轨道器TGO负责环绕,小哥萨克号着陆器负责着陆、罗莎琳德·富兰克林火星车负责巡视。 只不过,欧空局拆分成了两次发射,而我国的天问一号则计划一次发射就全部完成——这也是世界航天史上的首例。
行云工程首发星发射成功,天基物联网星座要来了! 5月12日9时16分40秒,我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭以“一箭双星”方式,成功将行云二号01星、02星发射升空。 科技日报记者从中国航天科工集团获悉,作为该集团天基物联网星座的首发星,“行云二号”将展开在轨技术验证和应用测试。此次发射成功,也标志着该集团“行云工程”第一阶段建设任务圆满完成。 “行云二号”双星有何本领?行云工程将发挥什么作用?本文为您讲解。 “行云二号”双星实现多项创新 “行云二号”01星、02星由中国航天科工所属航天三江航天行云科技有限公司自主设计研制,是行云工程α阶段的2颗技术验证星,在星间激光链路技术、星载数字多波束通信载荷、空地卫星通信协议等多个重要技术领域实现了自主创新。 卫星进入预定轨道后,将为智能集装箱监管、极地环境监测、地质灾害监测、气象数据预报、海洋环境监测、海上运输通信等多个行业提供应用测试,并为后续天基物联网的组网奠定基础。 记者了解到,“行云二号”01星、02星在国内低轨星座中首次采用了星间激光链路技术,即在轨卫星之间可通过激光通信技术实现远距离通信,可以不依赖地面站的转传,从而提高通信服务的实时性。 2颗卫星还在国内首次采用星载数字多波束通信载荷,通过自主创新的先进通信协议,实现卫星海量短数据接入,从而将成为国内最早实现运营、管理、服务一体化集成的星座系统。 行云工程力争实现全球万物互联 新冠肺炎疫情期间,如果你也曾在线“监工”火神山、雷神山建设,曾使用过“宅经济”下的食品/药品冷链运输服务,曾为复工后港口船舶的活跃度图片而感到欣慰……这说明你已经近距离感受到航天技术给生产生活带来的变化。目前,通信卫星、遥感卫星、导航卫星的应用早已无处不在,而行云工程也将进一步造福人们的生活。 行云工程是航天科工“五云一车”(飞云、快云、行云、虹云、腾云工程以及高速飞行列车项目)商业航天工程之一。作为我国首个宣布自主投资建设的天基物联网星座,该工程计划分α、β、γ三个阶段,在2023年前后建成由80颗低轨通信卫星组成的天基物联网星座,彻底解决目前地面物联网业务因蜂窝通信网络覆盖率严重不足(陆地覆盖率约为20%,海洋覆盖率不到5%)而导致“通信盲区”难题,帮助客户实现真正的全球万物互联。 比如,由行云公司自主研制的双模集装箱监管终端,可以为海运或陆运集装箱、物流汽车等药品冷链物流监管提供及时性、数据化、智能化的位置信息、轨迹跟踪、状态监测(如储藏药品的温度、湿度)、药品安全等监管服务,让货主、车主、监管人员等能够实时掌握冷链物品的位置信息、安全信息状态。 又如,面对当前全球疫情,采用“行云卫星+4G”双模低功耗物联网通信模组、北斗定位及高容量电池等技术设计研发的行云个人手持应急通信终端,可以用于基层防疫工作管理。疫情信息采集员手持该终端,可以将信息实时上报;政府部门、疫情管理部门也可以利用该终端完成应急通信调度指挥,形成多层级上下联通、协调一致的联防联控快速反应机制。 天基物联网的市场应用前景十分广阔。行云公司将聚焦海洋、石油、电力、地灾、气象、应急等多个重点行业开展试点应用。
再见大海,你好星辰——长征五号B运载火箭成功发射侧记 5月5日薄暮时分,中国文昌航天发射场。 碧海蓝天,椰风习习。高大雄伟的发射架前,重约849吨、高约53.7米的长征五号B运载火箭蓄势待发,剑指苍穹。 长征五号B以长征五号运载火箭为基础改进研制而成,主要承担着我国空间站舱段等重大航天发射任务。 虽然个头比长征五号矮了约3米、重量轻了约20吨,但长征五号B的力气更大,一次能送超过22吨的东西,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。 探照灯下,乳白色的箭体光晕流转,长达20.5米的超大整流罩,以及罩体上印制的五星红旗和“中国载人航天”6个蓝色大字格外醒目。 这个超大整流罩,是目前我国最长最大的整流罩,相当于6层楼房的高度,比长征五号整流罩还长了近8米。如此宽敞的空间,是为发射空间站核心舱和实验舱而独享的“私人订制”。 而对发射场吊装团队来说,整流罩越大,意味着垂直总装的难度倍增。经过准备期大量的计算分析、吊点调整、测试实验,他们终于顺利完成垂直总装工作,为后续任务开展奠定坚实基础。 “1分钟准备!”随着01指挥员胡旭东坚定而响亮的口令响起,发射即将进入读秒时刻。 文昌指控大厅里,各岗位人员聚精会神地紧盯着屏幕、设备,逐项查验着各项数据。 从1月18日合练载荷空间站核心舱进场到5月5日实施发射,时间跨度长达109天,全程都在新冠肺炎疫情期间实施,而且与长征七号改中型运载火箭首次飞行任务、火星探测器发射任务交叉并行,发射场面临疫情防控、任务并行实施和航天严峻质量形势多重压力。 为此,西昌卫星发射中心党委迎难而上,把疫情防控工作与航天发射任务一体筹划、一体组织、一体实施,克服并行作业资源有限,疫情暴发在岗人员减少等困难,强化风险防控,加大精细管理,搞好流程机制优化,方案预案制定,设备设施维护,特燃特气筹措等工作。 “5、4、3、2、1,点火!”18时00分,随着胡旭东一声令下,烈焰轰鸣,照亮海天,长征五号B一飞冲天。 5月5日,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。新华社发(屠海超 摄) “火箭飞行正常。” “跟踪正常。” “遥测信号正常……” 位于铜鼓岭观测点、西沙卫星观测站的工程师和操作手们,一头扎进机房,专心致志地捕获火箭目标,准确传送各类设备跟踪数据。 “船箭分离!”伴随着大厅调度口令声响起,船舱组合体准确进入预定轨道,大厅响起一阵热烈的掌声。 “长征五号B运载火箭首次飞行任务取得圆满成功。”发射场区指挥部指挥长张学宇宣布发射捷报后,整个大厅顿时掌声雷鸣,经久不息。 再见大海,你好星辰。从我国第一颗人造地球卫星问鼎苍穹50年来,一枚枚长征火箭飞向太空,我国航天事业发展不断取得一次次新突破。 这是长征五号B的首次飞行任务,也是长征系列运载火箭的第331次飞行,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。 5月5日,椰风碧海见证,中国“长征”再出发。
54所通信测控“天罗地网”守护长征五号B运载火箭首飞成功 长城网讯(记者张晓明 通讯员庄芳)5月5日18时00分,长征五号B运载火箭(以下简称长五B)在中国文昌航天发射场,搭载新一代载人飞船试验船(以下简称新一代试验飞船)首飞成功,位于河北的中国电科五十四所(以下简称54所)承担了此次飞行90%的通信任务,其精心编织的通信测控“天罗地网”,再次勇担使命,全程守护长五B的飞天之旅。   安全遥控系统为火箭发射装上“安全锁”   54所研制的地面安全遥控系统是火箭发射任务的必要条件,是最低发射条件之一。安控系统采用新一代技术体制,突破了调制/解调的某项关键技术,大大扩大了安全遥控指令的指令集,提高了安全遥控系统的安全性和可靠性,是火箭发射的“安全锁”和“保险绳”。   该系统安装在文昌铜鼓岭场区。安控系统交付后,54所技术人员根据需求,进行了跟踪校飞和指令对接等试验。针对本次长五B任务,54所组织技术人员到文昌对该系统进行设备巡检维护,保证了设备处于最佳工作状态。   “测控网”保障飞行器安全运行   54所研制的多型号统一测控系统,编织成疏而不漏的“测控网”,在火箭发射的全过程,通过接收和发送指令,精确测量火箭和试验飞船的速度、距离、飞行姿态和角度,接收遥测和数传信息,为长五B顺利发射、新一代试验飞船成功入轨提供精准的测量数据,精准控制飞行器按照预定轨迹飞行。   为完美执行长五B首飞任务,做到“万无一失”,54所技术人员通过远程指导测控站人员和现场技术巡检两种形式,对承研测控站的设备状态进行了全面检查和测试。在某测控站点,54所技术人员李志骞克服疫情带来的影响,在仔细现场指导测站人员对设备状态他仔细检查了测站的任务应急处置方案,提出了改进建议。经反复演练证明,修改后的处置方案更加全面、严谨,大大提高了异常处置的效率。 长五B首飞顺利升空,离不开强大的航天测控手段对它的精准测量和控制。54所某测控系统总师张新社说,“随着载人航天事业的发展,通信测控技术不断在进步。我们研制的通信测控网已经做到全覆盖、高精度、高清晰、超宽带,有足够的能力为航天任务发射提供安全可靠的保障。”   在天地间架起一座信息传输的“高速公路”  54所研制的多型号统一测控系统,不仅如同掌握飞行器安全运行的“风筝线”,还承担着重要的使命——传输部分音视频数据。同时,他们研制的中继星上下行链路,勾连天地,在天地间架起一座信息传输的“高速公路”。通过它,试验飞船上的各种试验数据,将实时传输回地面,地面的各种指令,也将实时控制着试验的进程。   与此同时,54所研制的卫星通信系统也时刻发挥着它“千里眼”和“顺风耳”的作用。它是这张通信测控网的神经系统,各种数据、语音和图像信息,在各测控站点与指挥中心之间要完成信息传输,要靠它来完成。“它就是指挥中心的眼睛、耳朵。‘远在天边、近在眼前’之所以成为现实,靠的就是它。”54所卫星通信系统总师李晓芳说,“不断采用新的技术体制,让画面和语音更连续、更清晰、传输更快,是我们的使命。”   据悉,54所还为文昌发射中心研制了实况电视系统,采集从火箭点火的刹那到火箭上升阶段的关键场景,如实记录,高清传输,为指挥员提供可视化决策手段的同时,也为电视台提供高清的画面图像。   据介绍,这张通信测控网已经成功保障了长征七号、长征五号的首发任务以及长五遥三任务。
打破我国火箭纪录!长征五号 B 发射成功,我国空间站又近了一步 “胖五 B”的成功首飞,不仅打破了中国火箭纪录,也是新一代载人飞船试验船的首秀,更为我国空间站在轨建造任务拉开了序幕。 2020 年 5 月 5 日 18 时,长征五号 B 运载火箭(CZ-5B)搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱,在我国文昌航天发射场点火升空,载荷组合体在约 488 秒后与火箭成功分离,进入预定轨道,首飞任务圆满成功。 准确来讲,此次发射升空的火箭全称为「长征五号 B 遥一运载火箭」。名称中的“遥”是指是遥测系统,代表飞行器和地面间有数据交换;“一”表示执行第一个任务的长征五号 B 运载火箭。 火箭名称中“遥”之后的数字表示某一型号火箭接到的第几项任务,我们可以将其简单地理解为产品生产序列号,如长征五号运载火箭中的长征五号遥一、长征五号遥二表示长征五号的首次、第二次飞行任务。 雷锋网了解到,长征五号 B 运载火箭在长征五号运载火箭基础上改进研制,主要用于我国空间站舱段发射等重大航天任务,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。 就其参数而言,全箭总长 53.7 米,起飞重量 837.5 吨,直径为 5 米,捆绑了 4 个直径 3.35 米的助推器,近地轨道运载能力大于 22 吨。 按飞行程序,实验舱和试验船完成在轨试验后,分别计划于 5 月 6 日和 5 月 8 日返回位于我国巴丹吉林沙漠和戈壁带的东风着陆场。 事实上,长征五号 B 运载火箭从立项至首飞成功,差不多快要十个年头了: 2011 年 11 月,正式批复立项,承担发射空间站舱段的任务;2012 年 1 月,方案通过评审,转入初样研制阶段;2018 年 11 月,试样研制阶完成;2020 年 2 月 5 日,长征五号 B 遥一运载火箭安全运抵海南文昌航天发射场,随后与先期运抵的空间站核心舱初样产品一同进行发射场合练;2020 年 5 月 5 日 18 时,点火升空。不仅是长征五号 B 运载火箭,一款火箭的平均研发时间至少都在数年不等,火箭的研发需要数万名工程人员的参与,涉及材料、发动机、电子工业、空气动力等数十个专业。 当前,能够实现自研运载火箭的国家可以说是屈指可数,其中第一梯度是美俄,第二梯度是中欧日。 作为衡量国家科技的重要指标,运载火箭可将人造卫星、飞船等航天器推向太空,关系到了航天事业乃至人类科技的进步。 提到“长征”二字,不仅是当年红军两万五千里的征途,也代表了我国自行研制的、不断将卫星、航天员送入太空的长征系列运载火箭。 50 年前,“东方红一号”卫星成功发射,《东方红》乐曲响彻世界。而搭载“东方红一号”达成我国航天史上这一伟大壮举的,正是我国第一枚运载火箭“长征一号”(CZ-1)。 2006 年,长征五号系列运载火箭立项研制,为起步于 20 世纪 60 年代的长征系列运载火箭注入了新鲜血液。 长征五号系列运载火箭为新一代运载火箭中芯级直径为 5 米的火箭系列,相比于长征家族的其它成员,长征五号系列个头大、腰围粗,因此也被亲切地称为“胖五”。 运载能力是衡量火箭水平的一项重要指标,而“胖五”家族的实力仅是通过其运载能力便可略知一二。 据了解,长征五号是我国运载能力最强的火箭,可实现近地轨道 25 吨级、地球同步转移轨道 14 吨级的运力。在世界现役火箭中,长征五号与 SpaceX 公司建造的猎鹰重型火箭(近地轨道运载能力 63.8 吨、地球同步轨道运载能力为 26.7 吨)和美国德尔塔重型火箭(可将最多 28.79 吨的有效载荷送入低地轨道、将 11 吨有效载荷送入通信卫星所在的地球同步轨道)共同处于世界领先水平。 而此次长征五号 B 运载火箭的发射任务也是我国乃至亚洲运载火箭首次发射超过 20 吨的航天器,打破我国火箭纪录,再次巩固了“胖五”家族的地位。 正如上文所述,长征五号 B 运载火箭是在长征五号运载火箭的基础上改进研制而成,因此长征五号 B 运载火箭的实力也不容小觑。 根据《科技日报》报道,二者主要区别如下: 外观和构型方面:相比于长征五号,长征五号 B“身高”矮大约 3 米,“体重”轻 20 吨,这是由于长征五号 B 少了芯二级和级间段;长征五号 B 的整流罩远大于长征五号,长度超 20 米,可容纳 10 余米长、4 米多粗的空间站核心舱;运送距离方面,长征五号的主要运送目的地都较为遥远,如约 36000 公里外的地球同步轨道、38 万公里外的月球、及最近也有 5 千万公里距离的火星;长征五号 B 则主要关注高度 200-400 公里的近地轨道;加速度方面,长征五号 B 的加速度更快。 这其中,最值得关注的是二者的构型:长征五号运载火箭为二级半构型、长征五号 B 运载火箭为一级半构型。 据了解,火箭分为单级火箭和多级火箭两类,火箭助推器算作半级。 长征五号 B 火箭只有一个芯级配备 4 个助推器,属于一级半火箭,其系统更具有稳定性——这是因为级间分离是火箭飞行中最容易出现的一个问题。 新一代载人飞船 提起杨利伟,我们一定不陌生。 2003 年 10 月 15 日 9 时,杨利伟乘坐由长征二号 F 火箭运载的神舟五号飞船首次进入太空,象征着中国太空事业向前迈进一大步。 神舟五号飞船属于神舟系列飞船,是中国自行研制,具有完全自主知识产权,达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。 而此次长征五号 B 运载火箭主要荷载为新一代载人飞船试验船。 雷锋网通过 5 月 5 日晚间“长征五号 B 运载火箭首次飞行任务新闻发布会”上中国载人航天工程办公室主任助理季启明的介绍了解到,此次长征五号 B 遥一运载火箭搭载了新一代载人飞船试验船、柔性充气式货物返回舱试验舱以及十余项试验载荷。 而这其中的新一代载人飞船试验船,是面向我国空间站运营及未来载人探月需求而研发的新一代天地往返运输器。本次任务将对飞船高速载入返回的防热、控制、群伞回收及部分重复使用等关键技术进行验证。 该试验船是我国建立下一代空间站的重要运载工具,将为未来运送航天员往返打下技术基础。 据《科学大院》报道,该试验船质量大于 20 吨,超过了 13 吨重的“天舟一号”货运飞船,因此刷新了我国载荷投送质量的纪录;同时该试验船将是我国除了 2014 年发射的“嫦娥五号 T1”飞行试验器之外再入大气层时速度最快的航天器。 新一代载人飞船相比于神舟系列飞船,有了不少改进。具体区别在于: 新一代载人飞船只有 “指令舱-服务舱”两个舱段,“神舟”飞船为“轨道舱-返回舱-推进舱”三舱布局;新一代载人飞船底部直径扩大至 4.2 米,容积也进一步提升;新一代载人飞船吨位增大,仅指令舱就达到 7 吨,神舟飞船整船仅 8 吨;新一代载人飞船可回收利用,降低了飞行成本。可见,此次火箭搭载的新一代载人飞船相较于神舟系列飞船的确有无可比拟的优越性。 我国空间站工程 据火箭发射当晚中国载人航天工程办公室主任助理季启明表示: 我国空间站将于 2022 年前后完成建造,一共规划 12 次飞行任务。此次任务后,将先后发射“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱,进行空间站基本构型的在轨组装建造;期间,规划发射 4 艘神舟载人飞船和 4 艘天舟货运飞船,进行航天员乘组轮换和货物补给。 那么,什么是空间站? 实际上,空间站又称太空站、航天站。是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的航天器,不具备返回地球的能力(最终在大气层中被烧毁)。 20 世纪 60、70 年代,美国阿波罗 11 号飞船(即阿姆斯特朗乘坐的飞船)抢先登陆了月球,前苏联在太空竞赛中落败,因此转向了其他太空领域的探索,其中就包括空间站。 1971 年,世界首个空间站礼炮(Salyut)1 号问世,由前苏联发射升空。不幸的是,3 名航天员在乘坐礼炮 1 号上的联盟号飞船返回地球的过程中,由于返回舱上平衡阀异常打开造成的返回舱失压而全部死亡。 1973 年,美国紧随其后,发射了天空实验室号(Skylab)空间站,科学家利用该空间站做了许多关于医药、地质和天文等方面的科学实验。 此后,各国便开始了在空间站方面的不断探索。 如今,世界上在轨运行最大的空间站为国际空间站(International Space Station,ISS)。这一空间站于 2010 年完成建造任务转入全面使用阶段,主要由 NASA、俄罗斯国家航天集团(Roscosmos)、欧洲航天局(ESA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和加拿大空间局(CSA)共同运营。 而当前我国的天宫一号(2011 年 9 月 29 日发射)、天宫二号(2016 年 9 月 15 日发射)都属于空间实验室,是一种开展空间试验活动的载人航天飞行器,可以说是空间站的雏形。 正如季启明所说,预计 2022 年前后,我国也将完成中国空间站(又称天宫空间站,Chinese Space Station )的建造并开始运营,规模约 100 吨,可载 3 人。 实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务——我国空间站在轨建造任务的序幕。 实际上,根据飞行任务规划,我国空间站工程共有关键技术验证、建造和运营 3 个阶段。其中,关键技术验证阶段包括长征五号 B 运载火箭首飞、试验核心舱发射等 6 次飞行任务,因此长征五号 B 运载火箭首飞成功的意义也便不言而喻。
揭秘长征五号B火箭四大“黑科技” 随着海南文昌航天发射场的一道烈焰划过天际,由中国航天科技集团一院抓总研制的长征五号B遥一运载火箭发射成功,将新一代载人飞船试验船送入预定轨道。 作为我国载人航天工程空间站建设的主力火箭,长征五号B运载火箭代表了我国运载火箭技术的最高水平,在继承长征五号火箭优秀“基因”的基础上,长征五号B火箭身上还有许多首创的航天“黑科技”。记者采访相关专家一一揭秘。 黑科技一:“超大脑袋” 整流罩是运载火箭的重要组成部分,用于保护卫星或其他有效载荷免受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。 长征五号B火箭拥有目前我国最长最大的整流罩,整流罩长度达到20.5米、直径5.2米,可以轻松的将10枚捷龙火箭装入其中。如此宽敞的空间,也是为了发射空间站核心舱和实验舱而量身打造的。 据长征五号B运载火箭总设计师李东介绍,长征五号B火箭整流罩采用流线型的冯·卡门曲线外形,可以更好地减小空气阻力,减轻载荷影响。冯·卡门曲线是一种非线性曲线,按照冯·卡门曲线制造的整流罩展开之后并不是一个平面,而是立体的,制造难度高于锥形整流罩。 作为我国长度最长、重量最重的整流罩,另一个技术难点在于如何做到安全可靠的分离。李东说,经过多方案比较,最终确定了采用旋转式分离方案,通过大量的仿真分析、预示,对整流罩分离方案进行评估,并多次开展了整流罩分离试验,有效验证了设计正确性和各系统接口协调性。 黑科技二:“零窗口发射” 火箭发射窗口是指允许火箭发射的时间范围,一般是根据卫星或飞船入轨要求以及多种限制条件综合权衡后确定的。比如,卫星的轨道精度要求、地球与行星的相对位置要求等等。 所谓“零窗口”,是指发射时间范围为零的发射窗口,也就是要求火箭必须分秒不差的点火升空,在发射天宫一号及北斗导航卫星时都曾经实施过“零窗口”发射。 作为未来发射空间站核心舱和实验舱的火箭,空间交会对接任务对长征五号B火箭提出了“零窗口”发射的需求,发射时间精度误差要控制在1秒以内。 李东说,虽然不是第一型实施“零窗口”发射的火箭,但作为采用液氢、液氧等低温推进剂的“冰箭”,长征五号B火箭的“零窗口”发射有着更高的技术含量和更大的技术难度,也开创了新一代运载火箭“零窗口”发射的先河。 黑科技三:“以柔克刚” 空间站舱段和长征五号B火箭的连接接口直径超过4米,“乘客”和火箭的分离不是“下车”那么简单,需要考虑可靠性、冲击环境等多个方面的因素,既要确保安全分离,又要尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低。 形象一点说,要像把婴儿抱出婴儿车那般轻柔、谨慎完成空间站舱段与火箭的分离。 据李东介绍,中国航天科技集团一院长征五号B火箭研制团队围绕降低和改善冲击环境开展了专题攻关。经过试验验证,舱箭分离界面的分离得到有效改善,空间站舱段可以在“下车”过程中感受到火箭的“温柔”。 黑科技四:“一步登天” 作为一级半构型的火箭,长征五号B火箭没有单独的调姿和末速修正系统,而是利用一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道——可谓是“一步登天”。 李东说,为了确保飞船入轨的精准、安全,火箭在一级飞行段需要面对入轨精度、分离安全等方面的更高要求和更大挑战。面临新的难题和挑战,中国航天科技集团一院研制团队从入轨姿态控制、入轨精度控制、分离安全控制三个方面开展了攻关工作。 据他介绍,经过仿真分析、系统综合实验、半实物仿真试验等考核评估,大推力直接入轨精度控制和分离安全控制技术的有效性得到了验证,长征五号B火箭成为第一型只靠一级飞行就能实现有效载荷精确入轨的火箭。
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