中國(guó)空間站長(zhǎng)什么樣？用了哪些黑科技？

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原標(biāo)題：中國(guó)空間站長(zhǎng)什么樣？用了哪些黑科技？

4月29日，隨著長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭將中國(guó)空間站天和核心艙順利送入太空，中國(guó)空間站拉開建造大幕。

按照空間站建造任務(wù)規(guī)劃，今明兩年我國(guó)將接續(xù)實(shí)施11次飛行任務(wù)，包括3次空間站艙段發(fā)射、4次貨運(yùn)飛船以及4次載人飛船發(fā)射，于2022年完成空間站在軌建造，實(shí)現(xiàn)中國(guó)載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略“第三步”的任務(wù)目標(biāo)。

長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭搭載空間站天和核心艙，在文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空。史嘯 攝

空間站以三艙為基本構(gòu)型

未來中國(guó)空間站工程共由13個(gè)系統(tǒng)組成，中國(guó)航天科技集團(tuán)參與了其中7個(gè)系統(tǒng)的研制工作。

記者從航天五院了解到，中國(guó)空間站以天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙三艙為基本構(gòu)型。

其中，核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段，具備交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長(zhǎng)期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；問天和?mèng)天實(shí)驗(yàn)艙均作為支持大規(guī)模艙內(nèi)外空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)載荷支持艙段，同時(shí)問天實(shí)驗(yàn)艙還作為組合體控制和管理備份艙段，具備出艙活動(dòng)能力，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙具備載荷自動(dòng)進(jìn)出艙能力。

中國(guó)空間站三艙飛行器依次發(fā)射成功后，將在軌通過交會(huì)對(duì)接和轉(zhuǎn)位，形成“T”構(gòu)型組合體，長(zhǎng)期在軌運(yùn)行。組合體在軌運(yùn)行壽命不小于10年，并可通過維修維護(hù)延長(zhǎng)使用壽命。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰曾經(jīng)說過一個(gè)非常形象的比喻：如果神舟飛船是一輛轎車，天宮一號(hào)和天宮二號(hào)就相當(dāng)于一室一廳的房子，而空間站就是三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間，算是“豪宅”了。

4月29日，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭點(diǎn)火發(fā)射。

天和核心艙長(zhǎng)度超過五層樓房的高度

天和核心艙是中國(guó)空間站的關(guān)鍵艙段，它就好比是大樹的樹干，其他的艙段都會(huì)安裝在它的接口上。所以，天和核心艙有一個(gè)龐大的軀體和結(jié)實(shí)的身板。

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師施麗銘介紹，核心艙的體積非常大，長(zhǎng)度比五層樓房還要高，直徑比火車和地鐵的車廂還要寬不少，體積比國(guó)際空間站的任何一個(gè)艙位都大，航天員入駐后，活動(dòng)空間非常寬敞。

重量上，核心艙相當(dāng)于三輛大客車的空重重量，同樣也超過國(guó)際空間站的任何一個(gè)艙段。

天和核心艙由節(jié)點(diǎn)艙，大、小柱段，后端通道和資源艙組成，發(fā)射升空后，將為航天員提供太空科學(xué)和居住環(huán)境，支持長(zhǎng)期在軌駐留，承接載人飛船和貨運(yùn)飛船的對(duì)接?？?。

航天員可以與地面視頻通話

天和核心艙不僅外觀闊大，艙內(nèi)生活也會(huì)十分舒適。

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師張昊介紹，天和核心艙的密封艙內(nèi)配置了工作區(qū)、睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)和鍛煉區(qū)六個(gè)區(qū)域。不僅能夠保證每名航天員都有獨(dú)立的睡眠環(huán)境和專用衛(wèi)生間，而且在就餐區(qū)配置了微波爐、冰箱、飲水機(jī)、折疊桌等，還有了太空跑臺(tái)、太空自行車、抗阻拉力器等健身器材，以滿足航天員日常鍛煉。艙內(nèi)情景照明可由手機(jī)APP控制。

為了確保天和核心艙與地面通信的實(shí)時(shí)暢通，天和核心艙安裝了航天科技集團(tuán)五院研制的第三代中繼終端產(chǎn)品。中繼終端能通過中繼衛(wèi)星建立空間站與地面的通信鏈路，承擔(dān)著航天員與地面語音、視頻、電子郵件，科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下傳以及整艙遙測(cè)傳輸?shù)墓δ?。核心艙發(fā)往地面的速率相當(dāng)于地面 5G 通信速率的幾十倍。

可以說，有了中繼終端這個(gè)“太空伴侶”的陪伴，未來航天員在核心艙內(nèi)將不再寂寞，與地面的雙向視頻通話、收發(fā)電子郵件都不在話下。

4月29日11時(shí)許，中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)，我國(guó)近地軌道運(yùn)載能力最大的火箭長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭托舉著我國(guó)空間站天和核心艙一飛沖天，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

釋疑一

中國(guó)空間站與國(guó)際空間站有什么不同？

國(guó)際空間站是目前在軌運(yùn)行最大的空間平臺(tái)，是一個(gè)擁有現(xiàn)代化科研設(shè)備，可開展大規(guī)模、多學(xué)科基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)室。它的規(guī)模大約有423噸，由美國(guó)、俄羅斯、加拿大、日本等16國(guó)聯(lián)合，先后經(jīng)歷12年建造完成。

航天五院專家表示，中國(guó)空間站由一個(gè)核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙組成，在總體規(guī)模上不及國(guó)際空間站，這主要是在建設(shè)思路上按照符合中國(guó)國(guó)情，有所為、有所不為來考慮，綜合當(dāng)前需求和耗費(fèi)等因素，不搞像國(guó)際空間站那么大規(guī)模的空間站，而是采用規(guī)模適度、留有發(fā)展空間的思路，既可以滿足重大科學(xué)研究項(xiàng)目的需要，又同時(shí)具備擴(kuò)展和支持來往飛行器對(duì)接的能力。

中國(guó)空間站由我國(guó)自主建造，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全部國(guó)產(chǎn)化，部組件全部國(guó)產(chǎn)化，原材料全部國(guó)產(chǎn)化，關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。

細(xì)節(jié)方面，國(guó)際空間站的蓄電池初期采用氫鎳蓄電池，后來又經(jīng)歷技術(shù)升級(jí)實(shí)現(xiàn)了鋰電換氫鎳的過程。而中國(guó)空間站從開始就將使用鋰電技術(shù)，從技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)上已并列國(guó)際水平。太陽電池翼作為中國(guó)空間站最大的艙外產(chǎn)品，其在軌具備的重復(fù)展收技術(shù)、整體更換技術(shù)、柔性電纜傳輸技術(shù)都已接近并超越國(guó)際空間站的太陽電池翼的技術(shù)體系。

釋疑二

何為載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略？

空間站工程是載人航天工程“三步走”的第三步，天和核心艙則是第三步的首飛之戰(zhàn)。上世紀(jì)90年代初，我國(guó)載人航天工程正式啟動(dòng)，國(guó)家采取了分步實(shí)施的戰(zhàn)略，具體分為三步，第一步是載人飛船階段，在此期間完成了載人飛船的研制，實(shí)現(xiàn)了航天員天地往返等目標(biāo)。第二步是空間實(shí)驗(yàn)室階段，在這一階段，不僅掌握了出艙、交會(huì)對(duì)接技術(shù)，成功對(duì)航天員中期駐留太空進(jìn)行了驗(yàn)證，還成功驗(yàn)證了推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)，完成了運(yùn)送貨物補(bǔ)給等任務(wù)。第三步是空間站建設(shè)階段，我國(guó)將建造長(zhǎng)期有人照料的空間站。

中國(guó)空間站任務(wù)又分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、組裝建造和運(yùn)營(yíng)三個(gè)階段，目前正處于關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段。在這個(gè)階段，將發(fā)射天和核心艙和2艘載人飛船、2艘貨運(yùn)飛船，在軌驗(yàn)證7大關(guān)鍵技術(shù)：空間站推進(jìn)劑補(bǔ)加、再生生保、柔性太陽電池翼和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大型柔性組合體控制、組裝建造、艙外操作、在軌維修，為實(shí)施空間站組裝建造和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站任務(wù)總指揮王翔介紹，作為人類歷史上規(guī)模最大的航天器，空間站是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、可滿足航天員長(zhǎng)期在軌生活、工作以及地面航天員尋訪的載人航天器，代表了當(dāng)今航天領(lǐng)域最全面、最復(fù)雜、最先進(jìn)和最綜合的科學(xué)技術(shù)成果?！敖ǔ珊瓦\(yùn)營(yíng)近地載人空間站，將使我國(guó)成為獨(dú)立掌握近地空間長(zhǎng)期載人飛行技術(shù)，具備長(zhǎng)期開展近地空間有人參與科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)和綜合開發(fā)利用太空資源能力的國(guó)家?！蓖跸枵f。

釋疑三

中國(guó)空間站的工程目標(biāo)是什么？

據(jù)航天科技集團(tuán)五院專家介紹，中國(guó)空間站主要有五大工程目標(biāo)。

一是建造并運(yùn)營(yíng)近地空間站，突破、掌握和發(fā)展大型復(fù)雜航天器的在軌組裝與建造、長(zhǎng)期安全可靠飛行、運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)技術(shù)，提升國(guó)家航天技術(shù)水平，帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)的科技進(jìn)步，增強(qiáng)綜合國(guó)力。

二是突破、掌握和發(fā)展近地空間長(zhǎng)期載人航天飛行技術(shù)，解決近地軌道長(zhǎng)期載人航天飛行的主要醫(yī)學(xué)問題，實(shí)現(xiàn)航天員長(zhǎng)期在軌健康生活和有效工作。

三是建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室。發(fā)展具有國(guó)際先進(jìn)水平的空間科學(xué)與應(yīng)用能力，開展多領(lǐng)域空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)、空間應(yīng)用，以及科普教育，獲取具有重大科學(xué)價(jià)值的研究成果和重大戰(zhàn)略意義的應(yīng)用成果。

四是開展國(guó)際（區(qū)域） 合作，為人類和平開發(fā)和利用空間資源做出積極貢獻(xiàn)。

五是以在軌服務(wù)、地月和深空載人探測(cè)需求為牽引，試驗(yàn)和驗(yàn)證相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，為載人航天持續(xù)發(fā)展積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

保證待機(jī)15年，中國(guó)空間站用了哪些黑科技？

空間站天和核心艙發(fā)射圓滿成功，中國(guó)空間站距離我們又近了一步。作為空間站的核心艙段，核心艙是空間站的主要控制節(jié)點(diǎn)，是未來空間站的指揮控制中心。

“問天”及“夢(mèng)天”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙交會(huì)對(duì)接后，三者將形成T字型的天宮空間站。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師侯永青介紹，“中國(guó)空間站設(shè)計(jì)在軌飛行10年，具備延壽到15年的能力。我們從設(shè)計(jì)伊始就開展了長(zhǎng)壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設(shè)計(jì)。具體來講，就是以系統(tǒng)和產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命和固有可靠性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，配合開展系統(tǒng)和產(chǎn)品在軌故障診斷、處置預(yù)案設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、可靠性的既定目標(biāo)。”

艙門保護(hù)罩

艙外用保護(hù)罩為卷簾式結(jié)構(gòu)，便于操作

空間站天和核心艙有多個(gè)大小不一、形狀不一的艙門，當(dāng)航天員在空間站艙間穿行或出艙時(shí)，艙門沿著艙門門軸旋轉(zhuǎn)處于側(cè)開狀態(tài)，通過艙門過程中，存在對(duì)艙門門體密封圈剮蹭的風(fēng)險(xiǎn)，一旦密封圈受損，艙門密閉失效，就可能影響航天員的生存環(huán)境。為保護(hù)艙門門體密封圈不受剮蹭，航天科技集團(tuán)五院專門研制了艙門保護(hù)罩。

艙門保護(hù)罩功能雖然單一，但針對(duì)空間站的使用高要求，具有操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、使用次數(shù)多的特點(diǎn)。

根據(jù)艙內(nèi)和艙外兩種不同的操作環(huán)境，空間站核心艙分別研制了2種狀態(tài)的艙門保護(hù)罩，包括艙內(nèi)用艙門保護(hù)罩和艙外用可展收艙門保護(hù)罩。為了便于航天員操作，艙內(nèi)用艙門保護(hù)罩為罩蓋式結(jié)構(gòu)，就像落地電風(fēng)扇防塵罩，使用時(shí)只需要航天員將艙門保護(hù)罩口部撐開套在艙門上即可；艙外用艙門保護(hù)罩為卷簾式結(jié)構(gòu)，使用時(shí)航天員只需“抓”“套”“拉”幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作步驟即可完成。

太陽電池翼

收攏后只有一本書的厚度

天和核心艙首次采用了大面積可展收柔性太陽翼，其雙翼展開面積可達(dá)134平方米。這是我國(guó)首次采用柔性太陽翼作為航天器的能量來源。

與傳統(tǒng)剛性、半剛性的太陽電池翼相比，柔性翼全部收攏后只有一本書的厚度，僅為剛性太陽翼的1/15，同時(shí)，展開面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9KW的電能，在滿足艙內(nèi)所有設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。

核心艙作為我國(guó)壽命設(shè)計(jì)要求最長(zhǎng)的一個(gè)飛行器，對(duì)所有產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命提出了最高要求。太陽翼作為艙外產(chǎn)品，要面對(duì)的空間環(huán)境極其惡劣，除了需要經(jīng)歷88000次±100℃的高低溫循環(huán)外，還要經(jīng)受低軌環(huán)境中原子氧、等離子體、紫外輻照、電離輻照等多種空間環(huán)境的考驗(yàn)。航天科技集團(tuán)八院805所柔性太陽電池翼研制團(tuán)隊(duì)開展了3年多的方案論證和比較工作，經(jīng)過大量的地面模擬長(zhǎng)壽命測(cè)試。

比如，太陽翼上的張緊機(jī)構(gòu)看似是一根簡(jiǎn)單的鋼絲繩，但其實(shí)是一套恒力彈簧繩索系統(tǒng)，通過它的不斷伸縮才能保證太陽翼在高低溫環(huán)境下的足夠剛度以及姿態(tài)控制。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻關(guān)，地面完成了40萬次熱真空疲勞壽命試驗(yàn)、100萬次常溫常壓壽命試驗(yàn)，充分驗(yàn)證了產(chǎn)品的高可靠、長(zhǎng)壽命。

空間機(jī)械臂

六維力傳感器打破國(guó)外壟斷

空間站機(jī)械臂主要承擔(dān)著懸停飛行器捕獲、輔助航天員艙外活動(dòng)、艙外貨物搬運(yùn)、艙體狀態(tài)檢查、載荷照料等重要任務(wù)。由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司四院44所自主為機(jī)械臂研制了3款傳感器。

其中，六維力傳感器是三款傳感器中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、研制難度最大的一款，能夠同時(shí)測(cè)量三個(gè)方向上的力分量和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的力矩分量；一維力傳感器主要負(fù)責(zé)機(jī)械臂末端執(zhí)行器在實(shí)施目標(biāo)抓取和拖動(dòng)功能時(shí)，對(duì)拖動(dòng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)；一維力矩傳感器則用于感知機(jī)械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所承載的力矩，實(shí)現(xiàn)整臂的柔順控制。

三款傳感器產(chǎn)品作為機(jī)械臂進(jìn)行伸縮、扭轉(zhuǎn)、抓握和拖動(dòng)等動(dòng)作時(shí)各關(guān)鍵部位的測(cè)力元件，就像機(jī)械臂的“觸覺神經(jīng)”，能夠?qū)崟r(shí)將力學(xué)參量反饋至機(jī)械臂的“大腦”，為機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制提供重要依據(jù)，使機(jī)械臂具備強(qiáng)大的自由運(yùn)動(dòng)能力。

這三款傳感器產(chǎn)品是航天四院44所歷時(shí)10年打造出的，具備體積小、質(zhì)量輕、空間環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、精度及可靠性高、可在軌穩(wěn)定運(yùn)行15年以上等特點(diǎn)，特別是六維力傳感器作為國(guó)內(nèi)首款、目前唯一一款自主研制的能夠?qū)崿F(xiàn)空間環(huán)境下同時(shí)測(cè)量6個(gè)力和力矩分量并且成功搭載空間站應(yīng)用的傳感器產(chǎn)品，成功打破了國(guó)外在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，對(duì)于在該領(lǐng)域進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化具有重要意義。

太空廚房

可定量分配常溫水和熱水，濾除銀離子

在太空中，航天員的身體健康狀況尤為重要。在核心艙上，安裝了很多監(jiān)測(cè)航天員身體狀況的醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備。這些產(chǎn)品都是由航天科技集團(tuán)九院771所負(fù)責(zé)研制生產(chǎn)。

例如，常規(guī)醫(yī)監(jiān)設(shè)備可以為航天員在長(zhǎng)期飛行中的生理健康狀態(tài)和功能提供全面有效的醫(yī)學(xué)監(jiān)督和保障；無線生理信號(hào)檢測(cè)裝置負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)航天員心電、呼吸、體溫；睡眠監(jiān)護(hù)儀能夠采集航天員睡眠時(shí)產(chǎn)生的多路生理信號(hào)，為航天員睡眠質(zhì)量做定期評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)；采集航天員常規(guī)心電、運(yùn)動(dòng)心電、動(dòng)態(tài)心電、搶救心電的12導(dǎo)同步心電信號(hào)的動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)儀；無創(chuàng)血液動(dòng)力學(xué)監(jiān)護(hù)儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)航天員一導(dǎo)心電和二導(dǎo)脈搏的無創(chuàng)監(jiān)測(cè)，協(xié)助完成航天員的脈搏量、心排量、外周血管阻力等各項(xiàng)血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)的健康監(jiān)督。

此外，為方便航天員長(zhǎng)期飛行中的飲食需求，771所提供了多種太空廚房食品設(shè)備。熱風(fēng)加熱裝置可將航天食品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)加熱到適合在軌食用的溫度；微波加熱裝置則用于加熱非金屬包裝類的食品和飲用水等；飲水分配器除了加熱日常飲用水，還能定量分配常溫水和熱水，濾除水中的銀離子，保證航天員健康飲水。

送空間站核心艙“天和”入軌的，為何是“胖五”B火箭？

4月29日，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭沖入云霄。

出身：為空間站建設(shè)而生

長(zhǎng)征五號(hào)B火箭是專門為我國(guó)載人航天工程空間站建設(shè)而研制的一型新型運(yùn)載火箭，于2020年5月5日成功首飛。長(zhǎng)征五號(hào)B遙二火箭發(fā)射空間站核心艙，是長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的首次應(yīng)用性發(fā)射。

據(jù)航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭總指揮王玨介紹，長(zhǎng)五B火箭是我國(guó)首型“一級(jí)半”火箭，是目前近地軌道運(yùn)載能力最大的運(yùn)載火箭，代表了我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)的最高水平，近地軌道運(yùn)載能力不低于22噸，是個(gè)不折不扣的“大力士”。

長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭系統(tǒng)、長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭系統(tǒng)以及長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭系統(tǒng)，均由中國(guó)航天科技集團(tuán)研制，是目前載人航天工程中的三大運(yùn)載火箭系統(tǒng)。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭主要完成載人空間站核心艙及兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射任務(wù)；長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭主要用于發(fā)射天舟貨運(yùn)飛船，為空間站和航天員運(yùn)送物資；長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭主要負(fù)責(zé)將航天員乘坐的神舟飛船送往空間站。據(jù)悉，空間站各艙段和貨運(yùn)飛船將在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，神舟載人飛船將在中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。

外觀：“膀闊腰圓”，超長(zhǎng)整流罩

長(zhǎng)五B芯級(jí)采用5米直徑，捆綁4個(gè)3.35米直徑的助推器，全箭總長(zhǎng)約53.66米，起飛質(zhì)量約849噸，起飛推力約1068噸，近地軌道運(yùn)載能力25噸級(jí)。

從外觀上看，長(zhǎng)五B的個(gè)子比長(zhǎng)五矮一點(diǎn)，但是“頭部”比長(zhǎng)五要大了許多，因?yàn)橛幸粋€(gè)特別大的整流罩。

長(zhǎng)五B整流罩長(zhǎng)20.5米，直徑5.2米，有6層樓那么高，是迄今為止我國(guó)最大的火箭整流罩。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，分離也更安全可靠。

這是為了發(fā)射載人航天工程空間站核心艙和實(shí)驗(yàn)艙而專門設(shè)計(jì)的，可以說是“私人定制”。巨大的整流罩能很好地保護(hù)核心艙，讓它在飛行過程中像“坐沙發(fā)”一樣舒服。

整流罩由端頭、馮卡門錐段、組合前柱段、后柱段和轉(zhuǎn)接框組成，整流罩的可靠分離成為擺在研制人員面前的一關(guān)。研制人員開展了分多次仿真分析、分離試驗(yàn)，采用彈性整流罩分離仿真技術(shù)、大型整流罩地面分離試驗(yàn)技術(shù)，解決了這個(gè)難題。另外，整流罩部位的氣動(dòng)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(huán)境也更熱了，對(duì)火工品提出新的考驗(yàn)，為此專門開展了相關(guān)分析研究和試驗(yàn)工作。

“神技”：一級(jí)半直接入軌

長(zhǎng)征五號(hào)B火箭由航天一院抓總研制，采用一級(jí)半構(gòu)型，是目前世界在役火箭中唯一一款一級(jí)半直接入軌的火箭。火箭系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，所有發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火都在地面完成，也無需進(jìn)行級(jí)間分離、高空發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等動(dòng)作，降低了故障發(fā)生的概率，可靠性提升。

要實(shí)現(xiàn)一級(jí)半入軌，對(duì)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)考驗(yàn)。長(zhǎng)征五號(hào)B火箭助推器配置液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，一級(jí)火箭配置氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)。前者具有推力大的特點(diǎn)，讓火箭點(diǎn)火后獲得較大的加速度，后者具有高比沖的優(yōu)勢(shì)，可以為火箭提供高效的速度增量。

“氫氧和液氧煤油兩種發(fā)動(dòng)機(jī)組合形成的‘基因’，決定了能夠構(gòu)造出一級(jí)半直接入軌的火箭，而且火箭的固有可靠性天生就高。”長(zhǎng)征五號(hào)B火箭總體副主任設(shè)計(jì)師李平岐說。

長(zhǎng)五B火箭特有的“大推力直接入軌精度控制”，則對(duì)箭上控制系統(tǒng)提出新挑戰(zhàn)。“就好比一輛正在行駛的汽車，當(dāng)它速度很慢時(shí)，踩一腳剎車就能很容易停到指定位置，然而當(dāng)它速度很快時(shí)，這就變得很難?！?2所長(zhǎng)五B火箭姿控系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師張宇說，“更何況長(zhǎng)五B火箭采用兩臺(tái)大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)直接送載荷入軌，沒有單獨(dú)的調(diào)姿和末速修正系統(tǒng)，如果再采用傳統(tǒng)的姿態(tài)控制方式很難達(dá)到精度要求?！?/p>

突破：“零窗口”發(fā)射，為交會(huì)對(duì)接贏得1分鐘

空間站核心艙到位后，實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和試驗(yàn)艙Ⅱ要與核心艙通過交會(huì)對(duì)接，在軌進(jìn)行組裝。交會(huì)對(duì)接就好比在太空“穿針引線”，失之毫厘謬以千里，一旦出現(xiàn)偏差，空間站艙段就要消耗燃料來變軌，滿足對(duì)接要求，造成能力損失。

長(zhǎng)征五號(hào)B火箭是低溫火箭，面臨著低溫推進(jìn)劑加注問題和復(fù)雜的發(fā)射前流程，實(shí)施“零窗口”發(fā)射相比常溫火箭難度大得多。

李平岐說，為解決這個(gè)問題，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)箭上控制系統(tǒng)迭代制導(dǎo)方案進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了起飛時(shí)間與預(yù)定時(shí)間的誤差不超過±1分鐘時(shí)，火箭可以在飛行過程中修正偏差，將空間站軌道艙精準(zhǔn)送入原定目標(biāo)位置。

也就是說，只要在這兩分鐘里點(diǎn)火起飛，火箭到達(dá)的都是唯一的終點(diǎn)，助力空間站艙段在太空中實(shí)現(xiàn)順利“牽手”。

對(duì)比：比長(zhǎng)五少一個(gè)二級(jí)，變輕飛更快

長(zhǎng)五B是一個(gè)一級(jí)半火箭，比長(zhǎng)五要少一個(gè)二級(jí)，但是從研制難度上看，長(zhǎng)五B這種一級(jí)半構(gòu)型的火箭，在我們國(guó)家尚屬首次，將一級(jí)火箭作為末級(jí)使用，不增加姿態(tài)調(diào)整和速度修正，直接將有效載荷送入軌道。長(zhǎng)征五號(hào)B與長(zhǎng)征五號(hào)相比，變“輕”了，火箭飛得更“快”，飛行時(shí)的過載也變大了。

記者從航天一院了解到，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭與長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭同屬長(zhǎng)征五號(hào)火箭系列，兩型火箭共享了5米大直徑箭體結(jié)構(gòu)研制、大推力液氧液氫發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、大型活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)技術(shù)、系統(tǒng)級(jí)冗余控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，但兩型火箭在設(shè)計(jì)、用途等方面存在很多不同。

從構(gòu)型上看，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭采用兩級(jí)半構(gòu)型，由芯一級(jí)+助推器+芯二級(jí)+星罩組合體組成；長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭采用一級(jí)半構(gòu)型，由芯一級(jí)+助推器+星罩組合體組成。

從外觀上看，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭與長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的最大區(qū)別在于整流罩，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的整流罩長(zhǎng)度大約12.3米，而長(zhǎng)征五號(hào)B火箭的整流罩長(zhǎng)度達(dá)到了20.5米，是我國(guó)目前最大的火箭整流罩。

從用途上看，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭一般用于發(fā)射高軌道的大型衛(wèi)星以及各類深空探測(cè)器，例如實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星、嫦娥五號(hào)月球探測(cè)器、火星探測(cè)器等；長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭主要用于發(fā)射近地軌道的大型衛(wèi)星及飛船，例如載人空間站的核心艙和實(shí)驗(yàn)艙等。

從運(yùn)載能力上看，長(zhǎng)征五號(hào)火箭地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力約為14噸，長(zhǎng)征五號(hào)B火箭近地軌道運(yùn)載能力約為25噸級(jí)。

來源：新京報(bào)

圖片來源：拍客

編輯：IPRdaily王穎          校對(duì)：IPRdaily縱橫君

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