长5B发射成功和中国空间站建造拉开序幕

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5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,拉开了我国载人航天工程“第三步”任务序幕。


长5B发射成功和中国空间站建造拉开序幕

航空知识陈肖发布的胖5B发射高清画面

太空领域的竞争在近几年有着越来越激烈的趋势,关于中、美、俄新一代载人飞船和运载火箭的消息不断出现在媒体上面。

自从前苏联将加加林送往太空并成功返回以后,美苏之间的人类载人航天竞争就没中断过。在实现途径上,苏联选择了相对保守的飞船方案,美国在经历了阿波罗飞船之后,选择了更为先进和成本高昂的航天飞机(虽然可回收再利用,但设计和建造过程不是一般国家财力能胜任的)。从上世纪80年代到21世纪初,航天飞机的实际费用一直过于昂贵,且可靠性不断受到质疑。五架航天飞机中的两架“挑战者”号和“哥伦比亚”号,都遭遇事故灾难,机组人员全部丧生,其中一架发射失败我还在电视新闻上见证过。所以在2011年,美国退役所有航天飞机之后,美国的载人航天活动,就全部依靠俄罗斯载人飞船。


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NASA发布的航天飞机照片


前苏联在80年代后,被美国的星球大战忽悠了,也走了发展了暴风雪航天飞机的歪路,但还没修成正果,就遭遇解体。继承前苏联遗产的俄罗斯根本没有经济实力坚持下去,于是载人航天延续了保守但是稳妥可靠,并且费用较低的载人飞船。我国的载人航天方案,也师从俄罗斯,选择了飞船模式,客观说这是非常明智的。


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被美国忽悠前苏联搞了航天飞机

根据统计,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。此次发射的长征5B运载火箭及搭载的试验船和试验舱,分别由中国航天科技集团有限公司所属的中国运载火箭技术研究院和中国空间技术研究院、中国航天科工集团有限公司所属的第二研究院抓总研制。这是长征系列运载火箭的第331次飞行。这次飞机行,也为中国空间站建造拉开序幕!


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人民画报万全拍摄的长5B发射高清图片

同时期的美国载人飞船,主要包括龙载人飞船和Starliner飞船和猎户座飞船,前两个主要侧重于商业发射,后者主要是用做NASA的科研用途,有登陆舱,是美国登月的主力飞船。猎户座飞船采用SLS(Space Launch System,简称SLS,太空发射系统或空间发射系统)发射,是一种从航天飞机演变而来的超重型运载火箭,由NASA设计,波音主导,主要目的是维持星座计划的进行以及取代已经退役的航天飞机(Space Transportation System,简称 STS)。其载人型高98米、直径8.4米、质量2497吨,货运型高122米、直径8.4米、质量2951吨,最终的运载能力将达到143吨,甚至有可能达到165吨。是目前最接近土星五号(高110米、主直径10米、含发动机13米、含尾翼18米,起飞质量3038吨)的火箭。号称史上最强运载火箭系统,甚至打算将人送往火星。


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猎户座返回舱实验模型

再看俄罗斯的联邦号飞船(Federation),该飞船是俄罗斯航天局正在开发中的下一代载人航天器,长6.13米,包括返回舱和服务舱,返回舱直径4.4米,重9吨,内部空间17立方米,可搭乘4名宇航员和500千克物资,或最多6名宇航员,飞船可重复使用10次。服务舱分为轨道/近地版和登月版,轨道版重14.4吨,登月版重19吨。联邦号基本性能和猎户座飞船大致相当。联邦号飞船预计搭乘新型联盟-5中型火箭发射,该火箭可能将与美国SpaceX公司的猎鹰9号火箭和欧洲航天局的阿丽亚娜6型火箭竞争,并且分为载人和非载人两种型号,用于执行未来航天发射。但由于进度的原因,目前,无论是联邦号飞船,还是联盟-5火箭,都迟迟未能露面,最乐观的估计,联盟-5火箭也要到2021年发射,2023年才能发射联邦号飞船。至于现在连火箭都没出来,俄罗斯航天集团总裁罗戈津就宣布要在未来40年发射240枚联盟5火箭,争夺国际发射市场份额,但目前看似乎不是那么乐观。关于印度的矩阵君总感觉不靠谱,了解也不多,只知道计划计划在2022年前(印度独立75周年前),将3名宇航员送往太空,至少停留7天,这里就不占用篇幅强行码字了。


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俄罗斯联盟号运载火箭

长征5B运载火箭以长征5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5B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。 新一代载人飞船为倒锥形大直径返回舱和圆柱形服务舱的两舱式载人飞船,分为轨道型和登月型,主要区别在于服务舱尺寸和质量。轨道型直径4.5米,长7.23米,质量14吨,登月型直径4.5米,长9米,质量23吨。新一代载人飞船从联盟和神舟返回舱的直径不到2.5米发展到美、中、俄三国新一代载人飞船普遍的直径在4.5米左右。返回舱重7吨,内部容积都是13立方米,一次能运送6-7人。在神舟载人飞船和天舟货运飞船的基础上,“在结构、推进、回收、能源、热控、电子、人机交互和可重复使用等方面采取了一系列先进技术,使飞船具有高可靠、高安全、低成本和宜居的特点。飞船采用模块化设计,可使用近地轨道飞行、载人登月探测和载人深空探测等多种任务”(以前的官方报道)。该飞船曾于2018年珠海航展上展出了缩比模型。


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航空知识陈肖拍摄的长征5B发射高清图片

这一次长征5B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。同时,此次发射的大直径返回舱增加了有效容积,还在服务舱尾部设计了逃逸发动机喷管,如果发射时火箭出现故障,可以将飞船推离火箭,等同于过去神舟飞船顶部的逃逸塔。新飞船不仅内部空间大,而且设计简洁便于制造,可直接和空间站对接,取消轨道舱,简化了活动流程,还承担返回着陆任务。和以往的神舟飞船相比,我国新一代返回舱少了反推火箭但多了气垫,底部面增大后,和气垫配合使用效果更高。同时返回舱还有备份伞,哪怕有一个伞失效,也能保证着陆时的人员安全。


长5B发射成功和中国空间站建造拉开序幕

新飞船采用两级舱方案

比起冷战时代美国不计成本的土星5和N1的疯狂模式,现在更考虑可行性与经济性。我国应该会继续完善长5运载火箭,发射空间站这一路径来节省时间,毕竟在上一次的长7发射失利后现在最宝贵的就是时间。


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著名摄影师陈肖拍摄的长5B特写

最后,祝福我国的航天事业,不断从一个胜利走向另一个胜利!


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