「胖五」送「天問」，為何火星探測只能依靠長徵五號？
2020-07-24 新京報新京報快訊（記者 倪偉 通訊員 姜哲）7月23日12時41分，長徵五號遙四運載火箭在海南文昌航天發射場發射升空，經過約2180秒的飛行後，成功將執行我國首次火星任務的探測器——「天問一號」送入預定軌道。
長徵五號火箭由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院（以下簡稱火箭院）抓總研製，是我國最高、體積最大、運載能力最強的火箭。長徵五號火箭起飛質量約870噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸運載能力，把中國火箭送入包括美國和俄羅斯在內的世界主流火箭陣營。
這是長徵五號系列運載火箭的第五次發射任務，也是首次執行應用性發射任務。中國未來的載人航天工程空間站建設、探月工程三期以及火星探測任務，都將使用長徵五號運載火箭。
長徵五號火箭。國家航天局供圖
飛出中國火箭最快速度
此次發射，長徵五號遙四火箭加速到超過11.2千米/秒的速度，之後完成分離，直接將探測器送入地火轉移軌道，開啟奔向火星的旅程。火箭末級則相當於太陽系的人造行星，將繞太陽運轉。
當太空飛行器的速度達到每秒11.2千米的第二宇宙速度時，就可以完全擺脫地球引力，去往太陽系內的其他行星或者小行星，因此，第二宇宙速度也被稱為「逃逸速度」。這是長徵五號火箭第一次達到並超過第二宇宙速度，飛出了我國運載火箭的最快速度。
從去年年底到今年5月，長徵五號遙三火箭和長徵五號B遙一火箭連續發射成功，標誌著長徵五號火箭關鍵技術瓶頸已經完全攻克，火箭各系統的正確性、協調性得到了充分驗證，火箭可靠性水平進一步提升。此次執行應用性發射任務，意味著長徵五號火箭正式開始服役。
此次任務開創了我國深空探測器重量的新紀錄。天問一號重量接近5噸，由環繞器、著陸器和巡視器組成，比嫦娥四號月球探測器重了一噸多，是目前我國發射的重量最重的深空探測器。在世界範圍看，達到這一重量的火星探測器也是屈指可數。
發射深空探測器，需要火箭提供足夠的發射能量，獲得足夠大的初始速度。在長徵五號火箭之前，當時運載能力最強的長徵三號乙火箭，大約可以將2噸左右的探測器送入地火轉移軌道，而長徵五號的地火轉移軌道發射能力，超過了5噸。因此，發射天問一號這樣的大號探測器，只有「胖五」能夠勝任。
長徵五號火箭。國家航天局供圖
唯一可勝任三類任務的火箭
至此，長徵五號系列運載火箭已完成了高軌大衛星、載人飛船試驗船及深空探測器三類太空飛行器的發射，成為長徵火箭家族中唯一可以勝任三種任務類型的火箭。
在發射高軌道大衛星方面，長徵五號火箭將我國地球同步轉移軌道（GTO）運載能力從5.5噸提高到14噸，可以滿足新一代衛星平臺的發射需求，與長徵三號甲系列火箭共同構成了發射高軌道衛星的能力階梯。
據長徵五號火箭總設計師李東介紹，我國未來高軌衛星重量可以達到8噸左右，只能通過長徵五號火箭發射。同時，在搭配合適的上面級後，長徵五號火箭也可以用一箭雙星的形式同時發射兩顆5.5噸重量的高軌衛星。
長徵五號火箭將我國深空探測的對象從月球拓展到了太陽系內行星。此前，長徵三號甲系列火箭承擔了月球探測器發射任務，相繼發射了從「嫦娥一號」到「嫦娥四號」。但是，在更遠的深空探測和更重的探測器發射任務中，長徵五號優勢更為突出。長徵五號火箭可以把5噸的載荷送入地火轉移軌道，足夠攜帶著陸器和巡視器，使得一次發射實現對火星的「繞、落、巡」三類探測成為可能。
明年起，長徵五號B火箭將成為我國空間站核心艙和實驗艙的「專屬列車」。長徵五號B運載火箭與長徵五號火箭同屬長徵五號系列火箭，專門為載人航天工程空間站建設而研製，擁有長度達到20.5米的國內最大整流罩，近地軌道（LEO）運載能力達到25噸級，將在未來兩到三年時間內，完成我國空間站艙段的發射。
長徵五號火箭。國家航天局供圖
任務前瞻：即將執行嫦娥五號與空間站任務
從去年年底開始，「胖五」系列迎來了誕生以來首輪高密度發射。
記者從火箭院了解到，按照計劃，長徵五號遙五火箭也將在今年實施發射，將嫦娥五號探測器送入地月轉移軌道，完成我國首次月球採樣返回任務。
2021年一季度，長徵五號B火箭將再次出徵，執行空間站核心艙的發射任務。從2019年12月到2021年一季度，15個月間，長徵五號系列火箭將完成5次發射。
航天科技集團一院長徵五號火箭副總設計師婁路亮介紹，長五系列火箭工作量比較大，標準周期是57-58天一次任務。接下來的任務時間都挺緊張，從去年10月長五遙三進場算起，到明年長五B遙二發射空間站核心艙，一年半共5發任務，對長五來說，已經算是高密度。
近幾年，高密度發射已成為中國航天常態，2018年和2019年連續兩年發射數量居於世界第一位。但以長徵三號甲系列火箭、長徵二號丙火箭為代表的「金牌火箭」完成了大部分發射任務，新一代運載火箭的發射數量佔比並不高。
長徵五號系列火箭迎來高密度發射，傳遞出新的信號。首先，作為我國規模最大、組成最複雜的火箭，長徵五號火箭高密度發射意味著在產品生產、裝配測試、技術管理、後勤保障等各方面的水平得到全面提升，具備更強的實施發射的能力。同時，長徵五號成為新一代運載火箭中首個進入高密度發射的型號，也預示著新一代火箭正逐步走向舞臺中央。
新京報記者 倪偉
編輯 陳思
來源：新京報
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