十組問題,了解剛剛首飛成功的長五B

（環球時報-環球網報導 記者劉揚 特約記者 姜哲）據中國載人航天工程辦公室消息，2020年5月5日，為我國載人空間站工程研製的長徵五號B（以下簡稱「長五B」）運載火箭，搭載新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙，在文昌航天發射場點火升空，載荷組合體被送入預定軌道，首飛任務取得圓滿成功，實現空間站階段飛行任務首戰告捷，拉開我國載人航天工程「第三步」任務序幕。這是中國乃至亞洲火箭首次發射超過「兩萬公斤」的太空飛行器，進一步奠定「胖五」家族在世界現役火箭第一梯隊中的地位。《環球時報》記者帶你通過十組問題來了解這位實力非凡的「胖五」家族新成員。

攝影：鄧燁晨

1、為何要研製長五B？未來用途是什麼？

長徵五號B運載火箭是由中國研製的新一代大型液體運載火箭，為一級半火箭，芯級採用5米直徑，捆綁4個3.35米直徑的助推器，全箭長約53.66米，起飛質量約849噸，起飛推力約1068噸 ，近地軌道（近地點200公裡，遠地點400公裡，軌道傾角約42°）運載能力22噸級。

長徵五號B運載火箭是專門為載人航天工程空間站建設研製的一型新型運載火箭。長徵五號B運載火箭首飛任務將搭載新一代載人飛船開展試驗驗證。完成技術方案驗證後，長徵五號B遙二至遙四任務將先後完成空間站三個艙段的發射任務。

攝影：鄧燁晨

2、長徵五號B和長徵五號相比，有哪些異同？

長徵五號運載火箭與長徵五號B運載火箭同屬長徵五號火箭系列，兩型火箭共享5米大直徑箭體結構研製、大推力液氧液氫發動機技術、大推力液氧煤油發動機技術、大型活動發射平臺技術、系統級冗餘控制技術等關鍵技術，但兩型火箭在設計、用途等方面存在很多不同。

從構型上看，長徵五號運載火箭採用兩級半構型，由芯一級+助推器+芯二級+整流罩組成；長徵五號B運載火箭採用一級半構型，由芯一級+助推器+整流罩組成。

從外觀上看，長徵五號B運載火箭與長徵五號運載火箭的最大區別在於整流罩，長徵五號運載火箭的整流罩長度大約12.3米，而長徵五號B火箭的整流罩長度達到了20.5米，是我國目前最大的火箭整流罩。

從用途上看，長徵五號運載火箭一般用於發射高軌道的大型衛星以及各類深空探測器，例如實踐二十號衛星、嫦娥五號月球探測器、火星探測器等；長徵五號B運載火箭主要用於發射近地軌道的大型衛星及飛船，例如載人空間站的核心艙和實驗艙等。

從運載能力上看，長徵五號火箭地球同步轉移軌道（GT0）運載能力約為14噸，長徵五號B火箭近地軌道（LEO）運載能力約為22噸。

攝影：鄧燁晨

3、長五B是一個一級半火箭，比長五少一個二級，是否意味著研製難度大大降低？

長徵五號B與長徵五號是同屬一個火箭系列的不同構型，做「減法」的說法並不貼切，長徵五號B火箭與長徵五號火箭共享了芯一級和助推器的大部分關鍵技術，減少了一部分研製工作量，但是從研製難度上看，長五B這種一級半構型的火箭，在我們國家尚屬首次，涉及到一些獨有的技術特點，也是研製工作的重點和難點。

長徵五號B與長徵五號相比，是國內首次將一級火箭作為末級使用，不增加姿態調整和速度修正，直接將有效載荷送入軌道。在一級發動機關機時，約140噸的推力在幾秒鐘之內消失，相當於一輛高速行駛的火車突然「剎車」，還要穩穩停靠在指定位置，然後讓「乘客」順利下車。為此研製隊伍攻克了「大推力直接入軌」關鍵技術，滿足了有效載荷對姿態控制和制導精度控制的指標。

長徵五號B與長徵五號相比，變「輕」了，飛得更「快」，飛行時的過載變大了，對箭上設備環境耐受能力提出了新考驗。

攝影：鄧燁晨

4、從外觀上看，長五B個子比長五矮一點，但「頭部」比長五要大了許多，為什麼要做這麼大的整流罩？

長徵五號B與長徵五號相比，「腦袋」變「大」了，長徵五號運載火箭的整流罩長度大約12.3米，而長徵五號B火箭的整流罩長度達到了20.5米，是我國現役運載火箭採用的尺寸規模最大的整流罩，是為了發射載人航天工程空間站核心艙和實驗艙而專門設計的，可以說是「私人訂製」。整流罩由端頭、馮卡門錐段、組合前柱段、後柱段和轉接框組成，整流罩的可靠分離成為擺在研製人員面前的一關。研製人員開展了分多次仿真分析、分離試驗，採用彈性整流罩分離仿真技術、大型整流罩地面分離試驗技術，解決了這個難題。另外，整流罩部位的氣動加熱作用也更明顯，特別是安裝在整流罩附近的火工品所處的環境也更熱了，對火工品提出新的考驗，為此專門開展了相關分析研究和試驗工作。

5、相比於現役其他型號火箭，長五B有哪些「黑科技」？

超長整流罩研製。長徵五號B火箭整流罩採用流線型的馮×卡門曲線外形，可以更好的減小空氣阻力，減輕載荷影響。作為我國長度最長、重量最重的整流罩，另一個技術難點在於如何做到安全可靠的分離。經過多方案比較，最終確定了採用旋轉式分離方案，通過大量的仿真分析、預示，對整流罩分離方案進行評估，並多次開展了整流罩分離試驗，有效驗證了設計正確性和各系統接口協調性。

低溫火箭「零窗口」發射技術。作為未來發射空間站核心艙和實驗艙的火箭，空間站交會對接任務對長徵五號B提出了「零窗口」發射的需求，發射時間精度誤差要控制在1秒以內。為了做到「零窗口」發射，火箭各系統要確保在點火前一段時間就完成各項準備，以準備好的狀態等待點火。由於低溫推進劑加注後會不停的「蒸發」消耗，因此，發射準備好的狀態並不是越早越好，而是要嚴格按照時間要求精準的完成。研製團隊從系統發射可靠性提升和發射流程優化兩個方面開展了工作。通過開展可靠性試驗和分析工作，實現了關鍵系統可靠性提升；通過射前流程優化，進一步提高了各系統對於「零窗口」發射的適應性。

大直徑艙箭分離技術。長徵五號B火箭研製團隊圍繞降低和改善衝擊環境開展了專題攻關，對多種降衝擊方案進行比較和試驗後，採用了「隔衝框＋阻尼盒」的降衝擊方案，並應用了「顆粒阻尼技術」。「顆粒阻尼技術」是一種新型振動被動控制技術，通過顆粒體和阻尼器構成一個耦合、封閉的非線性系統，依靠摩擦和非彈性碰撞，迅速地耗散動能，實現減振降噪的效果。經過試驗驗證，艙箭分離界面的分離得到有效改善，空間站艙段可以在「下車」過程中感受到火箭的「溫柔」。

大推力直接入軌技術。為了確保精準、安全入軌，研製團隊從入軌姿態控制、入軌精度控制、分離安全控制三個方面開展了攻關工作。通過採用姿態控制增益優化方法，提高了姿態控制精度；通過採用多方法聯合的複合制導方案，有效降低了制導誤差對精度造成的影響。同時，為了提高艙箭分離後的安全裕度，增加了2枚反推火箭，確保艙箭分離後，火箭一級箭體可以避開空間站艙段的軌道面。經過仿真分析、系統綜合實驗、半實物仿真試驗等考核評估，大推力直接入軌精度控制和分離安全控制技術的有效性得到了驗證。

攝影：於翔

6、長五系列火箭為何要型譜化發展？

長徵五號系列火箭從設計之初，就按照「通用化、系列化、組合化」的設計思想開展設計。其發展思路可以概括為「一個系列、兩種發動機、三個模塊」，即首先研製5米直徑基本型火箭，全面突破兩種液氧煤油和氫氧發動機、三個模塊及相關關鍵技術，形成研製5米直徑系列火箭的能力，在近地軌道和地球同步轉移軌道最大運載能力上與國際主流火箭接軌，進而帶動我國其他新一代運載火箭發展，構築新一代無毒、無汙染運載火箭系列型譜，實現我國運載火箭的全面升級換代，並為下一步發展重型運載火箭奠定堅實的技術基礎。

型譜化發展的可以有效節約研製成本，縮短研製周期，最大化利用研製場地和設備，提升產品質量，實現高質量、高效益、高效率的發展。以長徵五號B火箭為例，助推器和一級箭體、助推發動機和一級發動機相關產品採用與長徵五號通用化的設計方案，長徵五號B火箭在研製過程中不需要在開展相關研製試驗；同時，產品生產也可以實現批量化，對發射場地及相關發射支持設備的需要也可以做到統一，極大節約研製成本和研製周期。

攝影：史嘯

7、研製長徵五號B有哪些重大意義？

長徵五號B火箭的運載能力是我國現役火箭中最大的，近地軌道運載能力達到22噸，使我國發射較大規模的太空飛行器成為可能，比如空間站的各個艙段，重量達到20噸以上，只有長徵五號B火箭能夠發射。在此之前，我國近地軌道運載能力約為14噸（長徵七號）。

長徵五號B火箭的首飛成功，使我國大型運載火箭的技術水平進入世界第一梯隊，與俄羅斯「質子-M」火箭、美國「獵鷹-9」火箭、「德爾塔IV」火箭、歐洲「阿麗亞娜-5」火箭的運載能力相當。同時，長徵五號B火箭也是我國新一代運載火箭系列化發展的代表之一，將為後續重型運載火箭的研製提供重要技術積累。

8、未來空間站建設階段，長五B和其他運載火箭如何分工？

在長徵火箭家族中，共有三型火箭參與到我國載人空間站工程中，分別是長徵二號F運載火箭、長徵五號B運載火箭以及長徵七號運載火箭。

長徵五號B運載火箭主要完成載人空間站核心艙及兩個實驗艙的發射任務；長徵七號運載火箭主要用於發射「天舟」貨運飛船，為空間站和航天員運送物資；長徵二號F運載火箭主要負責將航天員送入空間站。

攝影：史嘯

9、長徵五號系列火箭後續有哪些重大任務？

按照計劃，2020年，長徵五號系列火箭將執行3次發射任務，長徵五號B首飛之後，長徵五號火箭將發射我國首個火星探測器；長徵五號火箭還將發射嫦娥五號月球探測器，實現月球採樣返回。

10、文昌發射場此前發射長五的經驗，對發射長五B有哪些幫助？

長徵五號火箭與長徵五號B火箭的一級和助推有很多共性的地方，在與發射場系統的協調匹配等方面，也有許多相同點，可以充分借鑑長徵五號的發射經驗。不過，長徵五號B也有很多獨特的地方。

此次任務是首次使用飛行箭執行發射場合練任務。按照任務要求，火箭先開展發射場合練，之後執行首飛任務：發射場合練為火箭研製階段系統間大型地面試驗，有效載荷為空間站系統核心艙試驗件；首飛任務是火箭首次研製性飛行試驗。在合練任務期間，必須要考慮到飛行箭產品的防護，特別是發射區高溫高溼及鹽霧環境對產品的影響。

長五B遙一火箭合練有效載荷和首飛有效載荷計劃安排緊密，給對接和合罩工作帶來較大挑戰。通過積極協調相關單位確保了整體進度按照計劃進行。