揭秘空间站“专车”长五B火箭三大绝技

10月31日，长征五号B运载火箭（以下简称长五B火箭）将梦天实验舱准确送入预定轨道，发射取得圆满成功。

(资料图片仅供参考)

记者从长五B火箭的抓总研制单位中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院（以下简称“火箭院”）获悉，长五B火箭是专为我国载人航天工程空间站核心舱和实验舱等舱段发射任务打造的一型全新构型的运载火箭，也是目前我国近地轨道运载能力最大的运载火箭。

作为空间站舱段的“专属列车”，2020年起，长五B火箭连续成功发射新一代载人飞船试验船、中国空间站天和核心舱、问天实验舱以及梦天实验舱，成功率100%。

力度——“力拔山河”

运载火箭的能力有多大，中国航天的舞台就有多大。

空间站舱段重量和体积都比一般的卫星大得多。问天实验舱是全世界现役最大、最重的在轨单体航天器，梦天实验舱的起飞重量也超过23吨。要把这些“大块头”送到位于距离地球约400千米近地轨道的空间站，需要长五B火箭具备极大推力。

为此，长五B火箭配备了8台120吨级的液氧煤油发动机，里面的最高压强有500个大气压，相当于能把黄浦江的水直接抽到5000米高的青藏高原，可谓是“力拔山河”。此外，两台50吨级的氢氧发动机因其比冲高的特点，使火箭能够以较少的燃料获得较大的推力。

因此，长五B火箭将我国长征系列火箭近地轨道的运载能力由9吨提升至25吨，得益于充分挖掘了新型发动机的工作潜力，这些发动机能够为火箭提供超过1000吨的起飞推力。

速度——“一步登天”

我国现役火箭都是多级火箭，多级火箭往往先通过下面级火箭点火加速，再通过上面级的火箭调节入轨的姿态和入轨精度。这就好比长跑一样，不同级次的火箭分别承担“起跑、加速跑、冲刺跑、撞线跑”的“接力“过程。

而长五B火箭则只用一级半火箭直接入轨，从点火到入轨一气呵成、“一步登天”，是我国现役运载火箭中唯一一款一级半直接入轨的火箭，丰富和完善了新一代运载火箭的型谱。

同时，空间站和舱段在数百公里外的太空高速绕地飞行，要确保舱段与空间站精准对接，火箭的发射时间误差必须控制在1秒以内，任何一个误差，都有可能使乘客“错过”站。这就要求长五B火箭点火发射“疾如闪电”“说打就打”，也就是低温火箭“零窗口”发射技术。

为了和时间赛跑，设计团队开展了适应“零窗口”发射要求的射前流程优化改进，对全箭射前流程环节、可优化内容及发射窗口整体前移的有关影响开展专题确认。

精度——“移动打靶”

在航天发射中，任何一个小的干扰，都会带来巨大影响，地面差之毫厘，太空失之千里。长五B火箭作为我国大型低温氢氧火箭执行交会对接任务，难度就好比在广袤宇宙中穿针引线，在方寸毫厘间精益求精。

要将梦天实验舱准时送到指定的轨道位置上，首先需要为它设计一条飞行弹道。火箭院总体部火箭弹道设计组组长刘银解释：“火箭弹道设计，就是火箭有一种运动最优路径，能把有效载荷送入到预想的那条轨道上去，来满足它的整个空间轨道要求。”给长五B设计的这条弹道，是一条最理想的飞行路线，燃料消耗最少，入轨精度最高。

然而，想要完美实现这条“理想”弹道，却存在大量难题。首先，交会对接任务就像移动打靶，太空里的轨道位置已经确定，但是地球在不停地自转，火箭的位置也在不停地发生变化。经过严密计算，只有在某一时刻发射升空，火箭才能按照这条“最优路径”飞行，实现高精度的“移动打靶”。这就意味着发射前的准备必须分毫不差，难度可想而知。

点火后，火箭依靠更先进的制导技术不断调整弹道，直奔空间站。“就好比投出去的篮球能按照篮框位置、球场风速、气流和温度等的变化，不断修正自己的前进轨迹，直奔篮筐而去。”火箭院总体部火箭设计师、科普专家钱航说，长五B火箭创新运用姿态控制增益优化和复合制导方法，从而提高了姿态控制精度。

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