首飛成功

“點火！”隨著發射現場01號指揮員一聲令下，文昌航天發射場1號塔架上的大火箭發出震天撼地般的轟鳴，隨即騰空而起，直奔蒼穹。

5月5日18時整，長征五號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，從文昌航天發射場起飛，將所搭載航天器精準送入預定軌道。

長征五號B運載火箭（以下簡稱長五B火箭）首飛任務圓滿成功，迎來了空間站在軌建造階段飛行任務的“開門紅”，拉開了我國載人航天工程“第三步”任務序幕，也為后續空間站核心艙、實驗艙發射奠定了堅實基礎。

空間站建造進入實質階段

長五B火箭是為我國載人空間站工程研制的，它的首飛對后續空間站建造來說至關重要。

自2011年長五B火箭正式立項，可以說經歷了“十年磨一箭”的艱辛歷程。而此次首飛成功，全面驗證了火箭總體和各系統方案設計的正確性、協調性，突破了大尺寸整流罩分離技術、大直徑艙箭連接分離技術、大推力直接入軌偏差精確控制技術等新技術，為我國空間站工程的順利實施打下了基礎。

長五B火箭發射“主場”選在文昌航天發射場。長五B火箭在2月5日運抵文昌發射場后，參加了兩個重要任務，第一個是發射場合練，第二個就是首飛任務。

專家介紹，發射場合練非常重要，是完全按照正式發射狀態進行模擬演練，只是不會真正執行最終的點火指令。通過合練，可以全面驗證空間站核心艙與運載火箭、發射場等系統之間的配合，為之后的空間站建造任務打基礎。在合練階段，發射場、運載火箭、空間站核心艙、航天員、空間應用等系統參加。長五B火箭在發射場完成了與空間站核心艙初樣產品的合練，驗證了火箭與核心艙的電氣、機械接口，演練了核心艙發射流程。

長五B火箭總設計師李東在指揮大廳工作現場。圖片| 中國航天報

“胖五”也就是長征五號火箭的幾次發射，為長五B火箭積累了豐富的經驗。不過長五B火箭屬于首飛，有一定風險，也需要適應發射環境。比如要考慮發射區高溫高濕及鹽霧環境對火箭產品的影響等。

“從1月18日合練載荷空間站核心艙進場，到成功實施發射，時間跨度長達109天。”文昌航天發射場測發系統專家王光義說，在此期間，發射場系統組織完成了火箭技術區測試、航天器測試保障等一系列工作，為發射任務圓滿成功提供支撐。

“長五B火箭的首飛成功，標志著空間站工程建設進入了實質階段。”中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院長征五號B運載火箭總指揮王玨說，除了本次首飛，后續我國空間站的核心艙、實驗艙Ⅰ、實驗艙Ⅱ等3個艙段都將由長五B火箭送入軌道。

至此，發射載人飛船的長征二號F運載火箭、發射貨運飛船的長征七號運載火箭和長五B火箭，將共同構成我國空間站的天地往返運輸系統。

“黑科技”助運載能力提升

長五B火箭代表著目前我國運載火箭技術的最高水平。它由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院抓總研制。長五B火箭的發射成功，進一步奠定了長征五號系列火箭運載能力在世界現役火箭第一梯隊中的地位。

盡管長五B火箭與長征五號運載火箭同屬長征五號系列，且是在后者基礎上改進研制的，但兩型火箭在設計、用途等方面存在很多不同。

外形上，長五B火箭比長五“矮”約3米，輕約20噸。長五B火箭的“頭部”即整流罩比長征五號整流罩長了近8米。從構型上看，長征五號運載火箭采用兩級半構型，長五B火箭采用一級半構型。

長征五號B運載火箭全身。圖片| 中國航天報

長征五號B運載火箭飛天瞬間。圖片| 中國航天報

兩者使命也不同。長征五號運載火箭飛得遠，擅長跑長途，主要用于發射高軌大型衛星以及各類深空探測器，如嫦娥五號月球探測器、火星探測器等;長五B火箭屬短距離沖刺，主要用于發射近地軌道的大型航天器及艙段，例如空間站的核心艙和實驗艙等。

長五B火箭研制過程中進行了多項技術攻關和創新，掌握了一批“黑科技”：

一是超大整流罩研制。

整流罩是運載火箭的重要組成部分，用于保護衛星或其他有效載荷免受氣動力、氣動加熱及聲振等有害環境的影響。長征五號B火箭擁有目前我國最長最大的整流罩，整流罩長度達到20.5米、直徑5.2米，相當于六層樓的高度，如此寬敞的空間，也是為了發射空間站核心艙和實驗艙而量身打造的。

據了解，為了改善氣動特性，長征五號B火箭整流罩采用流線型的馮·卡門曲線外形，可以更好地減小空氣阻力，減輕載荷影響。馮·卡門曲線是一種非線性曲線，按照馮·卡門曲線制造的整流罩展開之后并不是一個平面，而是立體的，制造難度高于錐形整流罩。

二是驗證“零窗口”發射技術。

“零窗口”是指發射時間范圍為零的發射窗口，也就是要求火箭必須分秒不差地點火升空，在發射天宮一號及北斗導航衛星時都曾經實施過“零窗口”發射。

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征五號B火箭提出了“零窗口”發射的需求，發射時間精度誤差要控制在1秒以內。雖然不是第一型實施“零窗口”發射的火箭，但作為采用液氫、液氧等低溫推進劑的“冰箭”，長征五號B火箭的“零窗口”發射有著更高的技術含量和更大的技術難度，也開創了新一代運載火箭“零窗口”發射的先河。

長征五號B運載火箭總設計師李東介紹，研制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于“零窗口”發射的適應性。

三是大直徑艙箭分離。

空間站艙段和長征五號B火箭的連接接口直徑超過4米，“乘客”和火箭的分離不是“下車”那么簡單，需要考慮可靠性、沖擊環境等多個方面的因素，既要確保安全分離，又要盡量將分離過程中出現的沖擊環境等不利影響降到最低，形象一點說，要像把嬰兒抱出嬰兒車那般輕柔、謹慎地完成空間站艙段與火箭的分離。

長征五號B火箭研制團隊圍繞降低和改善沖擊環境開展了專題攻關，對多種降沖擊方案進行比較和試驗后，采用了“隔沖框+阻尼盒”的降沖擊方案，并應用了“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”。

四是大推力直接入軌。

作為一級半構型的火箭，長征五號B火箭沒有單獨的調姿和末速修正系統，而是利用一級火箭直接將有效載荷送入預定軌道。在一級發動機關機時，約140噸的推力在幾秒鐘之內消失，相當于一列高速行駛的火車突然“剎車”，還要穩穩停靠在指定位置。

為了滿足入軌精度、分離安全等方面的更高要求，研制團隊開展了入軌姿態控制、入軌精度控制、分離安全控制等方面的技術攻關。

李東介紹，通過采用姿態控制增益優化和復合制導方法，提高了火箭姿態控制精度，降低了制導誤差對精度的影響，使火箭在分離時處于最佳“姿態”和最準位置。同時，設置了兩枚離軌火箭，使火箭一級箭體可以及時避開空間站艙段的軌道面，提高了艙箭分離的安全裕度。

由此，長征五號B火箭成為第一型只靠助推及一級飛行就能實現有效載荷精確入軌的火箭。

整流罩轉運現場。圖片| 中國航天報

按計劃，我國空間站將在2022年前后建成，可望在近地軌道在軌飛行10年以上，支持開展大規模的空間科學實驗、技術試驗和空間應用等活動，成為國家級的太空科學實驗室。

后續將發射核心艙和實驗艙

伴隨長五B火箭首飛成功，新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙也進入人們的視線。新一代載人飛船試驗船，是面向我國空間站運營及未來載人探月需求而研發的新一代天地往返運輸器。中國航天科技集團有限公司所屬中國空間技術研究院航天專家介紹，新一代載人飛船具備高安全、高可靠、適應多任務和模塊化設計特點，目標是實現一次可運載6名航天員，以及返回艙的多次可重復使用。由于新一代載人飛船將同時兼顧近地軌道任務和更遠的深空探測，對飛船的結構和防熱性能會帶來更大的考驗。

“新一代載人飛船和神舟飛船、天舟貨運飛船不是替代關系，而是互相補充。就像馬路上既有貨車又有客車還有客貨兩用車一樣，新一代載人飛船豐富了天地往返運輸工具的選擇，可以根據任務需求個性化選擇。”專家解釋，此次新一代載人飛船試驗船尚處技術試驗階段，不載人，是通過在軌運行幾天，驗證一系列飛船關鍵技術。此后，飛船將轉入全系統的研制和功能驗證，為未來的載人飛行做準備。

中國航天科工集團二院專家介紹，柔性充氣式貨物返回艙試驗艙是一種新型空間運輸飛行器，它具備著陸緩沖一體化設計、下行載荷比高、搭載接口可擴展等多項優勢，在滿足多種天地往返需求、提供搭載平臺及下行服務等方面具有很好的應用前景。這次由長五B火箭運送至空間軌道，是為了驗證充氣展開、柔性防熱、柔性體飛行器的氣動力熱環境及再入返回等多項關鍵技術。空間站建造成功拉開序幕，人們對空間站有了更多期待。按計劃，我國空間站將在2022年前后建成，可望在近地軌道在軌飛行10年以上，支持開展大規模的空間科學實驗、技術試驗和空間應用等活動，成為國家級的太空科學實驗室。

根據飛行任務規劃，空間站工程分為關鍵技術驗證、建造和運營3個階段實施。據中國載人航天工程辦公室副主任林西強介紹，為建造空間站，一共規劃12次飛行任務。此次任務后，將先后發射天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙，進行空間站基本構型的在軌組裝建造;規劃發射4艘神舟載人飛船和4艘天舟貨運飛船，進行航天員乘組輪換和貨物補給。目前，執行空間站建造階段4次飛行任務的航天員乘組也已經選定，正在開展任務訓練。我國第3批預備航天員選拔工作也將于今年年中完成。

◎ 來源|綜合人民日報、人民網