长五乙发射成功,航天爱好者为何雀跃不已?

飞蠓 2020-07-1717:30:11 评论 840 views

长五乙发射成功,航天爱好者为何雀跃不已?2020年5月5日18时00分27秒(北京时间),在中国海南文昌航天发射场,一枚重型运载火箭在围观人群的欢呼声中腾空而起,488秒后,火箭搭载的有效载荷准确进入预定轨道。消息传来,航天爱好者们雀跃不已,笔者在社交网络新浪微博上看到,央视一条相关视频微博瞬间即有数万转、评、赞。那么,航天爱好者为何如此激动?

这次发射的主角,叫“长征五号乙”运载火箭,简称“长五乙”或“长5B”,是“长征五号”运载火箭家族的最新成员。“长征”系列运载火箭包括如下成员:

长五乙发射成功,航天爱好者为何雀跃不已?

长征家族运载火箭部分模型合影

长征1号(含长征1号丁改进型),长征2号(含长征2号丙、丁、捆、F等改进型号),长征3号(含甲、乙、丙三个改进型号),长征4号(在风暴1号基础上发展而来,含甲、乙、丙三个改进型号),长征5号(重型火箭,含乙改进型号),长征6号(小推力),长征7号(中推力)和长征11号(全固体火箭),另有长征8号(发射太阳同步轨道卫星,取代长征4号)和长征9号(超重型火箭,近地轨道发射能力超百吨)在研。

这一系列火箭除长征4号和长征6号外,均为中国运载火箭技术研究院负责研发。随着长征5、6、7、8号的逐渐成熟,早期的我们所熟悉的长征1、2、3、4将逐步退出现役。

长征5号运载火箭立项于2006年10月,主要目标是满足从那时算起二三十年内的诸如空间站、深空探测器等大型或高轨道航天器的发射要求。为此新火箭加大了箭体直径(从3.35米加粗到5米),换装新型发动机(第一级采用YF77型液氢液氧发动机,第二级采用YF75D型液氢液氧发动机,助推器采用YF100型煤油液氧发动机,全部是无毒无污染燃料),此外它还遵循通用化、系列化、组合化的设计原则,可以通过各种发射模块的组合搭配出不同的发射能力,以执行不同的发射任务。经过10年研发制造,长征5号于2016年11月3日在海南文昌发射场实现了首飞。

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长征五号首飞

由于该型火箭所用技术95%都是新技术,跨度比较大,有些规律性的东西没有摸清楚,2017年7月2日第二次发射时出现了严重失败,点火346秒时火箭第一级两台发动机中的一台的液氧泵出现故障,火箭推力不足最终整体坠入太平洋中(当年10月,蛟龙号深潜器尝试打捞火箭残骸,未成功)。

这次失败影响深远,好几项重要航天任务推迟。首先,直接影响原定于2018年发射嫦娥五号从月面采样返回任务;其次,也严重影响了原定2018年的长五乙首次发射,连带影响中国空间站的建设:原定2019年发射第一个核心舱,被迫推迟两年。

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YF77地面试车画面

2018年4月,国家国防科工局对外宣布找到了长征5号第二次发射失败的原因,即上面所说的YF77型液氢液氧发动机的液氧泵存在设计问题,相关团队正在落实故障改进措施。然而当年11月,被认为已经解决问题的YF77发动机在地面试车时依然发现了涡轮泵局部断裂现象,故障归零失败。而此时同批次发动机已经安装到了新火箭上,为此不得不返工拆除。

研制单位没有气馁,继续对涡轮泵进行改进,这次改动比较大,设计人员修改了设计图纸,把原本的不锈钢材料替换成强度更高的钛合金。2019年4月现场试车时发现旧问题消失了,却出现了一个新问题:液氧涡轮泵轴出现裂纹,问题等于还是没有彻底解决。

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负责YF-77发动机研发的副总师王维彬

最终研究人员调整了设计思路,对涡轮泵采用了更高可靠性的设计,到2019年7月底确定故障隐患排除,于是火速转向生产和装配。10月,第三发长征5号出厂并转运到海南,12月27日,在重重压力下发射圆满成功。长征5号去年12月底的这次成功复飞,为长征5号乙的首飞奠定了坚实的基础,因为这枚长五乙所用的YF77发动机和成功复飞的长征5号所用的发动机是同一批次。

长五乙发射成功,航天爱好者为何雀跃不已?

长五乙离开垂直测试总装厂房

从外观上看,长五乙比长五矮了一点,它其实是长五的简化版本,即去掉了长征五号的第二级,由其第一级(术语称芯一级)和助推器(俗称半级)直接把有效载荷送入近地轨道,这使它的近地轨道运载能力达到了25吨,首次实现了毛泽东主席1958年的预言“我们也要搞人造卫星。我们要抛就抛两万千克的。也许要从较小的抛起。” 配合20米长的新型整流罩,发射10多米长的20吨级中国空间站各个舱段毫无问题。

执行首飞任务的这枚长五乙,2019年7月开始总装,11月总装完毕,今年1月通过出厂评审,2月运抵海南文昌。原定4月中下旬执行首飞任务,但由于3月16日长征7号改4月9日长征3号乙两次发射失败,长五乙的首飞也推迟了。经过审慎评估,长五乙确认于5月5日执行首次飞行任务,但其他运载火箭连续两次失败的阴影依然笼罩着它。

然而长五乙不负众望,在万众瞩目中成功完成了任务。它的成功有如下意义:

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中国空间站示意图

1,扫除了3月和4月长征系列火箭连续两次发射失败的心理阴霾,为中国航天人重新找回了自信;

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中国空间站核心舱——天和

2,宣告中国空间站建设正式拉开了序幕;下一次长五乙的发射任务就是把中国空间站核心舱“天和”送入轨道;

3,再次证明了YF77经过改进后的可靠性,为2020年7月天问一号火星探测器的发射扫清了障碍;

4,往近地轨道送上一颗超过22吨重的航天器,这既是中国的第一次,也是亚洲的第一次。

长五乙发射成功,航天爱好者为何雀跃不已?

新一代载人飞船试验船返回舱

所以,也难怪航天爱好者们会难抑内心的喜悦而激动万分了。

(完)

飞蠓

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