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“胖五”送“天问”,为何火星探测只能依靠长征五号?

发布日期:2020-07-28 01:12   来源:未知   阅读:

新京报快讯(记者 倪伟 通讯员 姜哲)7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空,经过约2180秒的飞行后,成功将执行我国首次火星任务的探测器??“天问一号”送入预定轨道。

长征五号火箭由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称火箭院)抓总研制,是我国最高、体积最大、运载能力最强的火箭。长征五号火箭起飞质量约870吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨运载能力,把中国火箭送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。

这是长征五号系列运载火箭的第五次发射任务,也是首次执行应用性发射任务。中国未来的载人航天工程空间站建设、探月工程三期以及火星探测任务,都将使用长征五号运载火箭。

长征五号火箭。国家航天局供图

飞出中国火箭最快速度

此次发射,长征五号遥四火箭加速到超过11.2千米/秒的速度,之后完成分离,直接将探测器送入地火转移轨道,开启奔向火星的旅程。火箭末级则相当于太阳系的人造行星,将绕太阳运转。

当航天器的速度达到每秒11.2千米的第二宇宙速度时,就可以完全摆脱地球引力,去往太阳系内的其他行星或者小行星,因此,第二宇宙速度也被称为“逃逸速度”。这是长征五号火箭第一次达到并超过第二宇宙速度,飞出了我国运载火箭的最快速度。

从去年年底到今年5月,长征五号遥三火箭和长征五号B遥一火箭连续发射成功,标志着长征五号火箭关键技术瓶颈已经完全攻克,火箭各系统的正确性、协调性得到了充分验证,火箭可靠性水平进一步提升。此次执行应用性发射任务,意味着长征五号火箭正式开始服役。

此次任务开创了我国深空探测器重量的新纪录。天问一号重量接近5吨,由环绕器、着陆器和巡视器组成,比嫦娥四号月球探测器重了一吨多,是目前我国发射的重量最重的深空探测器。在世界范围看,达到这一重量的火星探测器也是屈指可数。

发射深空探测器,需要火箭提供足够的发射能量,获得足够大的初始速度。在长征五号火箭之前,当时运载能力最强的长征三号乙火箭,大约可以将2吨左右的探测器送入地火转移轨道,而长征五号的地火转移轨道发射能力,超过了5吨。因此,发射天问一号这样的大号探测器,只有“胖五”能够胜任。

长征五号火箭。国家航天局供图

唯一可胜任三类任务的火箭

至此,长征五号系列运载火箭已完成了高轨大卫星、载人飞船试验船及深空探测器三类航天器的发射,成为长征火箭家族中唯一可以胜任三种任务类型的火箭。

在发射高轨道大卫星方面,长征五号火箭将我国地球同步转移轨道(GTO)运载能力从5.5吨提高到14吨,可以满足新一代卫星平台的发射需求,与长征三号甲系列火箭共同构成了发射高轨道卫星的能力阶梯。

据长征五号火箭总设计师李东介绍,我国未来高轨卫星重量可以达到8吨左右,只能通过长征五号火箭发射。同时,在搭配合适的上面级后,长征五号火箭也可以用一箭双星的形式同时发射两颗5.5吨重量的高轨卫星。

长征五号火箭将我国深空探测的对象从月球拓展到了太阳系内行星。此前,长征三号甲系列火箭承担了月球探测器发射任务,相继发射了从“嫦娥一号”到“嫦娥四号”。但是,在更远的深空探测和更重的探测器发射任务中,长征五号优势更为突出。长征五号火箭可以把5吨的载荷送入地火转移轨道,足够携带着陆器和巡视器,使得一次发射实现对火星的“绕、落、巡”三类探测成为可能。

明年起,长征五号B火箭将成为我国空间站核心舱和实验舱的“专属列车”。长征五号B运载火箭与长征五号火箭同属长征五号系列火箭,专门为载人航天工程空间站建设而研制,拥有长度达到20.5米的国内最大整流罩,近地轨道(LEO)运载能力达到25吨级,将在未来两到三年时间内,完成我国空间站舱段的发射。

长征五号火箭。国家航天局供图

任务前瞻:即将执行嫦娥五号与空间站任务

从去年年底开始,“胖五”系列迎来了诞生以来首轮高密度发射。

记者从火箭院了解到,按照计划,长征五号遥五火箭也将在今年实施发射,将嫦娥五号探测器送入地月转移轨道,完成我国首次月球采样返回任务。

2021年一季度,长征五号B火箭将再次出征,执行空间站核心舱的发射任务。从2019年12月到2021年一季度,15个月间,长征五号系列火箭将完成5次发射。

航天科技集团一院长征五号火箭副总设计师娄路亮介绍,长五系列火箭工作量比较大,标准周期是57-58天一次任务。接下来的任务时间都挺紧张,从去年10月长五遥三进场算起,到明年长五B遥二发射空间站核心舱,一年半共5发任务,对长五来说,已经算是高密度。

近几年,高密度发射已成为中国航天常态,2018年和2019年连续两年发射数量居于世界第一位。但以长征三号甲系列火箭、长征二号丙火箭为代表的“金牌火箭”完成了大部分发射任务,新一代运载火箭的发射数量占比并不高。

长征五号系列火箭迎来高密度发射,传递出新的信号。首先,作为我国规模最大、组成最复杂的火箭,长征五号火箭高密度发射意味着在产品生产、装配测试、技术管理、后勤保障等各方面的水平得到全面提升,具备更强的实施发射的能力。同时,长征五号成为新一代运载火箭中首个进入高密度发射的型号,也预示着新一代火箭正逐步走向舞台中央。

新京报记者 倪伟

编辑 陈思

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