2020年11月24日,長徵五號遙五運載火箭搭載嫦娥五號探測器在文昌航天發射場成功發射。
相信很多觀看過#長徵五號發射#的人都對起飛前那忐忑的等待印象深刻。
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我們通過視頻可以看到,「5、4、3、2、1……點火!」當「點火」的口令下達後,火箭尾部噴出烈焰,但箭體並沒有隨之立刻起飛,直到9秒鐘以後,火箭才騰空而起。
這9秒儘管看起來短暫,但「長徵五號」作為目前我國近地軌道運載能力最大的火箭,相比於其它火箭,起飛前的9秒,就要顯得「漫長」些。
這9秒,火箭的四大系統完成上千個動作
「從『點火』口令下達,到長徵五號火箭『起飛』,這中間有幾秒的時間,屬於正常的發射流程。」中國運載火箭技術研究院火箭總體結構工程師張鈺乾說道。
張鈺乾繼續介紹說,在這幾秒內,火箭最先工作的測量系統、控制系統、動力系統、測發控系統4個分系統完成了上千個步驟。其中,火箭測量系統在點火之前就開始進行箭體內部儀器設備的壓力、流量、液位等測量。
原來,當發射現場的01指揮發布「點火」口令,測量系統即時記錄、回傳火箭各系統儀器設備參數信息,同時,火箭的大腦——「控制系統」給動力系統發出「命令」,助推器和芯一級相繼點火,發動機在幾秒鐘之內進入滿負荷工作狀態。
與此同時,地面測發控系統與「點火」口令也同時啟動,它迅速計算好火箭的初始位置參數、準備跟蹤。我們在發射直播時常聽到的「某某跟蹤正常」,就屬於地面測發控系統。
火箭這4個系統的初始工作,大多是我們無法直接看到的,但也有一些對應的「小動作」是我們可以看到的,如各種地面插頭的脫落。地面設施和火箭連接的插頭大致可以分為兩大類:供氣、供液的管路插頭和供電的管路插頭。前者在火箭進入特定程序時自主脫落,而後者會堅守到火箭起飛的最後一秒,被火箭上升推力「拉斷」。
這9秒,建立起足夠的推力
長徵五號運載火箭質量大,點火到起飛時間長,還有一個重要原因是「推重比」相對較小。
「推重比」為火箭的推力和重力之間的比例,是決定火箭從點火到起飛這段時間長短的關鍵。點火後,推力越來越大,直到超過火箭的重力,才能把火箭抬起來,推著它飛向太空。
目前在長徵火箭家族,長徵五號運載火箭質量大、推重比最小,建立足夠的推力時間最長,所以需要9秒鐘才能把火箭抬起來。
而主要用於發射低軌和太陽同步軌道衛星的長徵二號丙火箭的推重比最大,從點火口令下達到起飛的時間只要兩三秒。因此相比之下,觀看長徵二號丙火箭發射的人可以少緊張一會兒,就能看到火箭起飛了。