长征五号B运载火箭首飞成功!拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕

磅礴之势 一飞冲天

首飞成功 酣畅淋漓


长征五号B运载火箭首飞成功!拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕

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据中国载人航天工程办公室消息,2020年5月5日18时00分,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭,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,约488秒后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,首飞任务取得圆满成功,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”任务序幕。


长征五号B运载火箭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。长征五号B运载火箭全长约53.7米,芯一级直径5米,捆绑4个直径3.35米助推器,整流罩长20.5米、直径5.2米,采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂,起飞质量约849吨,近地轨道运载能力大于22吨,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。


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长征五号B运载火箭首飞成功,验证了火箭总体方案、各分系统方案的正确性、协调性,突破了大尺寸整流罩分离技术、大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等一批新技术,为我国空间站在轨建造任务奠定了重要基础。


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据介绍,长征五号B运载火箭进场以来,与先期抵达的空间站核心舱初样产品等共同参加了发射场合练。3月下旬合练结束后,长征五号B运载火箭全面转入首飞准备。


据统计,自1999年神舟一号发射以来,我国载人航天工程已先后组织实施16次重大飞行任务,全部取得成功。


这是一次全球瞩目的发射

其看点不仅在于中国航天再一次证明自己

更是为后续一系列重量级任务打开了大门


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今年7月,天问一号探测火星

今年底,嫦娥五号月面采样返回

明年初,发射空间站核心舱“天和”

接下来的“问天”“梦天”“巡天”……

“胖五”长长的任务单

就是中国迈向航天强国的路线图

如果把“天宫”空间站

作为中国航天“明天”的既定目标

那么今天借助长征五号B登上太空舞台的

新一代载人飞船试验船就彰显了

中国航天布局“后天”的雄心壮志

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新一代载人飞船

不仅中国在研制

美、俄两国都在发力

尤其是急切地希望

重新获得载人天地往返能力的美国

一口气布局了三款载人飞船

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美国研制中的猎户座飞船(右)、载人龙飞船(中)、CST100飞船(左),均为两舱式设计


其中载人龙飞船

计划于5月27日搭载两名航天员

进行首次载人飞行


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将执行龙飞船载人首飞任务的宇航员

尽管捷足先登

但载人龙飞船

只能用于近地轨道往返

类似于我国新一代载人飞船

既能用于近地轨道空间站

又能承担载人深空探测任务的

美国只有NASA研制的“猎户座”


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从这个意义上来说

我国新一代载人飞船试验船

在赛道上领先了半个身位

它究竟有何绝技?

从“甲壳虫”到SUV


和家喻户晓的“神舟”系列载人飞船相比,新一代载人飞船试验船最直观的变化就是“胖了一圈”——质量由8吨提升到超过20吨,“少了一截”——从返回舱、推进舱和轨道舱的三舱结构变为返回舱加服务舱的两舱结构。


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神舟十一号与天宫二号组合体


神舟飞船为什么要设置轨道舱?因为受制于火箭的推力和尺寸,飞船返回舱的设计非常局促,堪比“甲壳虫”微型车,三名航天员挤在6立方米的空间,绝对的“蜗居”。在没有“天宫”的年代,航天员在轨承担着不少实验任务,轨道舱相当于一个“胶囊旅馆”,供航天员起居、工作。在神舟七号出舱任务中,轨道舱还增加了气闸舱功能。


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亮相珠海航展的空间站核心舱模型


即将到来的空间站时代,“天宫”的三个主要舱段都是20吨以上的大家伙,核心舱内供航天员工作、生活的容积超过50立方米,加上两个实验舱,总容积达到110立方米。航天员有了三居室的太空“大HOUSE”,飞船承担好“通勤摆渡车”的职能就可以了,“胶囊旅馆”不必再勉为其难。


有了直径五米的“胖五”,新一代载人飞船返回舱的空间也大大增加,最多可以搭载六名航天员。“甲壳虫”由此升级为SUV,还是全尺寸的那种!


从专业载客到“客货混载”


SUV的特点,不仅能装人,还能兼顾载货。新一代载人飞船也将是这样的多面手,比如

搭载3名航天员的时候,可以装载500千克货物,人减少,货还能增加,这样就大大提高了任务安排的灵活性,与“天舟”货运飞船形成互补。

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专家介绍,“天舟”作为货运飞船,具有很强的上行能力,也就是将货物从地球运送到空间站。这一点上,新一代载人飞船的能力只有“天舟”的一半左右。但是货运飞船不具有将货物从空间站带回地球的能力。而这一点,在空间站时代至关重要。

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新一代载人飞船总师助理黄震介绍,太空中一些微生物实验以及太空制造实验的一些制成品,未来都可以通过新一代飞船送回地面进行进一步研究和应用实验。


从一次性到可重复使用


空间站投入运营后,人员轮换、物资补给都将常来常往,飞船将迎来密集发射。

当几年一发的太空专车成为一年几发的太空班车,成本问题就要放在更重要的位置进行考虑了,重复使用是降低成本的最佳之道。新一代载人飞船将大部分高价值设备集中设置在返回舱中,返回过程中,服务舱在大气层中烧毁,返回舱落地回收,设计目标是力争实现十次左右的重复使用。

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神舟飞船返回舱


相比于可重复使用的火箭,飞船返回舱重复使用的难度更大,因为关乎航天员的生命。加上在再入大气层过程中,摩擦、摩擦......返回舱将经历高温烧蚀,落地过程又会接受相当大的冲击,重复使用的可靠性要求极其之高。

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新一代载人飞船返回舱结构模型


防热是安全返回和可重复使用的关键。神舟飞船的金属结构和外层的防热材料是一体化设计,新一代载人飞船改为防热材料可拆卸设计,新一代载人飞船总师助理黄震介绍:“防热比神舟飞船的密度相当于三分之一,耐热能力相当于三倍到四倍。”


从近地轨道迈向深空探测


据专家介绍,新一代载人飞船定型后,返回舱设计将基本保持不变,配置不用的服务舱来适应不同的任务要求。


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今天发射的新一代载人飞船试验船,加注了约10吨推进剂。船箭分离后,将通过多次轨道控制,将轨道抬升至8000公里大椭圆轨道,来验证深空探测的返回状态。


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轨道高度越高,返回地球的速度就越大。载人飞船系统副总设计师马晓兵今年一月在《中国航天科技活动蓝皮书(2019年)》发布会上介绍,试验船返回时将实现接近第二宇宙速度返回再入的热流条件,采用新型返回制导策略控制再入飞行过程,采用3具主伞实现群伞减速和大型气囊缓冲着陆。

此次试验将验证多项关键技术,获取重要飞行参数,为科学研究和技术改进积累数据。


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电影《我和我的祖国——白昼流星》效果图


我们的征途是星辰大海!

中国航天,加油!


来源:央视新闻、人民日报、话匣子、微博@巅峰执笔plus

编辑:施雨


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