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火星见!中国首次火星探测任务发射成功!

7月23日12时41分,我国在中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器,火箭成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国行星探测第一步。天问一号探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后,到达火星附近,通过“刹车”完成火星捕获,进入环火轨道,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。

这是长征五号系列运载火箭的第五次发射任务,是2020年第二次执行发射,也是首次执行应用性发射任务。在“胖五”的强劲助力下,“天问一号”任务火星探测器正式踏上火星征途。

飞出最快速度,“胖五”开启行星探测时代

据介绍,长征五号运载火箭是我国新一代大推力液体运载火箭,采用“两级半”构型,火箭芯级直径为5米,捆绑四个直径3.35米的助推器,全部采用液氢、液氧、煤油等无毒无污染推进剂;火箭全长近57米,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨,地球同步转移轨道(GTO)运载能力可达14吨,是目前我国运载能力最大的火箭。因为体型比其他长征火箭更加宽大,长征五号运载火箭也被亲切的称呼为“胖五”火箭。

根据发射任务要求,长征五号遥四火箭将托举“天问一号”任务火星探测器加速到超过11.2千米/秒的速度,之后完成分离,直接将探测器送入地火转移轨道,开启奔向火星的旅程。

当航天器的速度达到每秒11.2千米的第二宇宙速度时,就可以完全摆脱地球引力,去往太阳系内的其他行星或者小行星,因此,第二宇宙速度也被称为“逃逸速度”。

“此次发射火星探测器,是长征五号火箭第一次达到并超过第二宇宙速度,飞出了我国运载火箭的最快速度。”长征五号火箭总设计师李东介绍。

首次应用性发射,“胖五”精准“追星”

此前,长征五号遥三火箭以及长征五号B遥一火箭发射是试验性质,主要任务在于考核火箭总体及各分系统设计方案的正确性和协调性、验证火箭技术状态和可靠性。长征五号遥三火箭和长征五号B遥一火箭连续发射成功,标志着长征五号火箭关键技术瓶颈已经完全攻克,火箭各系统的正确性、协调性得到了充分验证,火箭可靠性水平进一步提升。

“此次执行应用性发射任务,意味着长征五号火箭正式开始‘服役’”,长征五号火箭总指挥王珏介绍,该型火箭正式进入工程应用阶段。长征五号火箭已经具备执行国家重大航天工程任务的能力和条件。

同时,此次发射也开创了我国深空探测器重量的新纪录。此次发射的“天问一号”任务火星探测器重量接近5吨,由环绕器、着陆器和巡视器组成,比“嫦娥四号”月球探测器重了1吨多,是目前我国发射的重量最重的深空探测器。在世界范围看,达到这一重量的火星探测器也是屈指可数。

“依靠长征五号火箭强大的运载能力,我国行星探测之旅将站上一个新的起点,通过一次发射,实现对火星的‘绕、落、巡’三项目标,是起点很高、‘含金量’十足的‘第一次’,将使我国深空探测的脚步从月球迈向行星,正式开启行星探测时代。”火箭院党委书记、长征五号火箭第一总指挥李明华说。

由于地球和火星的相对位置在不断变化,发射火星探测任务相当于打“移动靶”,为了让探测器更加精确地入轨,研制团队进行了精细化的“窄窗口多轨道”设计,将每天30分钟的发射窗口细分成3个宽度10分钟的窗口,对应3条发射轨道,14天的窗口期内一共设计了42条发射轨道,这在中国航天的发射历史上是绝无仅有的,创造了单次发射轨道设计数量的新纪录,并首次实现了发射轨道的自动切换。

细分五百工序,确保发射成功

记者从火箭院了解到,长征五号火箭作为航天复杂巨系统工程,具有跨领域、跨系统、技术难度大、工作链条长、参与人员多等特点,在研制生产和技术管理等方面都面临很多挑战。

为了确保发射任务圆满成功,长征五号火箭研制团队在产品制造、产品验收、火箭总装及测试等全过程中采取了20项严格的质量控制措施,包括关键项目和关键工序工艺质量控制、产品可靠性评估、发射场工作流程精细化再造、产品试验充分性分析、环境适应性分析、测试覆盖性分析等等,每项工作都严格按照标准规范开展,确保火箭产品过程受控、质量可靠。

“以发射场工作流程精细化再造为例,研制团队通过流程精细化再造,将长征五号遥四火箭发射日流程细分为10个阶段、243个项目和503个工序,形成了工作项目的细化表以及工序作业指导书,可以有效指导发射日当天的各项工作,杜绝低层次问题的发生,提高火箭发射的可靠性。”王珏介绍。

“中国航天的长征永远在路上。在参与各项重大航天工程建设的同时,长征五号火箭也将为重型运载火箭研制提供了技术积累,为运载火箭的跨越式发展奠定了坚实基础,将更加有力支撑我国从航天大国向航天强国迈进。”中国运载火箭技术研究院院长王小军表示。

探月、建空间站,“胖五”将迎高密度任务

2019年12月27日,长征五号遥三火箭成功发射,实现“王者归来”;2020年5月5日,长征五号B遥一火箭首飞成功,标志着空间站阶段飞行任务首战告捷,为我国载人航天工程第三步发展战略奠定了坚实基础;2020年7月23日,长征五号遥四火箭一飞冲天,将“天问一号”任务火星探测器送入地火转移轨道,宣告中国进入了行星探测时代。

按照计划,长征五号遥五火箭也将在今年实施发射,将“嫦娥五号”探测器送入地月转移轨道,完成我国首次月球采样返回任务。2021年一季度,长征五号B火箭将再次出征,执行空间站核心舱的发射任务。

从2019年12月到2021年一季度,15个月间,长征五号系列火箭将完成5次发射,迎来属于自己的高密度发射。

近几年来,“高密度”发射对于中国航天而言已经不是什么新鲜事物,在二十一世纪的第二个十年里,中国火箭的年均发射数量始终保持在较高水平,并已经在2018年和2019年连续两年发射数量居于世界第一位。其中以长征三号甲系列火箭、长征二号丙火箭为代表的“金牌火箭”完成了大部分发射任务,新一代运载火箭的发射数量占比并不高。

此次,长征五号系列火箭迎来高密度发射,传递出许多令人欣喜的信息。

首先,作为我国规模最大、组成最复杂的运载火箭,长征五号火箭的高密度发射意味着在产品生产、装配测试、技术管理、后勤保障等各方面的水平得到全面提升,具备更强的实施发射的能力;

同时,长征五号火箭成为新一代运载火箭中首个进入高密度发射的型号,也预示着新一代火箭正逐步走向舞台中央,为运载火箭实现更新换代奠定坚实的基础。

站在高起点上出发,长征五号火箭未来会更加“忙碌”。

长征五号B火箭将作为空间站建设的“专属列车”,在未来2到3年时间内相继完成空间站核心舱和实验舱的发射;同时,长征五号系列火箭突出的运载能力对于需要快速多星组网的卫星“星座”建设也意义重大,可以以“一箭多星”的形式快速实现卫星“星座”部署。

来源:北京日报