环球资讯：硬核长五B的温柔一面：欢迎“问天”乘坐“头等舱”

• 2022-07-25 09:59:13 来源：中国科普网

火箭就像太空列车，为每一名前往太空的“乘客”提供“头等舱”的优质服务，让乘客舒心满意地乘坐。

大暑时节、又在低纬高温之地发射，问天实验舱（以下简称问天）前往太空旅程的过程中，长五B火箭又提供了哪些不一样的精细化服务和保护呢？

(资料图)

长征五号B遥三运载火箭

“问天”会热得“出汗”吗？

长五B火箭整流罩直径超过5米、高度超过20米，相当于一节动车车厢，在国内现役火箭中算得上头等的充裕空间。

“问天”是我国目前发射的重量最大、包络尺寸最大的载荷。长五B遥三火箭结构总体设计师王乾说，生产初期，研制团队采用三维视觉扫描等技术，对整流罩以及“问天”的尺寸精准仿真，反复详细校核，确认了关键位置的安全间隙，确保在飞行、分离的过程中，“问天”享有足够的空间。

7月的文昌航天发射场烈日炎炎，“问天”坐在整流罩里，也会热得“出汗”吗？

王乾说，不同于常规整流罩的一个送风口，长五B火箭整流罩设置上下两路送风口扩大供风量，满足超大空间送风要求，确保罩内始终保持适宜的温湿度标准。

火箭飞行过程中要承受非常恶劣的热学环境、力学环境和噪声环境，长五B火箭整流罩采用流线型的冯·卡门曲线外形，大大降低了火箭在大气飞行中的气动加热，保护问天免受飞行环境的干扰。研制人员还在整流罩的外侧粘接了软木隔热材料，进一步减轻穿越大气层时的炙热。

前不久，在星罩组合体转运和火箭转运至发射区过程中，长五B全程冷链运输，持续保证空调向罩内输送常温干燥空气，保障问天的舒适度。

此外，大推力直接入轨、起飞时间偏差修正，优化发射流程、远程测试网络等技术和手段的应用，也都是研制人员为这位重要“乘客”的贴心付出。

“大沙发”护送有保障

舱箭分离后，细心的小伙伴们可能会发现，在问天的尾部，有两条圆形的框架，就好像实验舱坐在什么东西上……

这其实是个“大沙发”！它由两条圆形隔冲框组成，内部引入了“颗粒阻尼”等新技术，让分离冲击在颗粒体的摩擦和碰撞中，迅速地耗散动能，冲击被降低10倍左右，“坐”起来更舒适。

问天被送到预定位置后，就要与火箭分离，也就是“到站下车”。这个“下车”可是有讲究的。

中国航天科技集团一院产品化副主任设计师孙璟说，为了让空间站舱段能够安全“下车”， 研制团队研制了一项新的舱箭分离装置，既能“绑”得住大直径的空间站舱段，又能快速、可靠、无污染分离。

但是，在做分离试验时，却发现新型分离装置对分离面的瞬间冲击高达30000G！这是什么概念？相当于重量1吨的汽车以每小时100千米的速度撞向墙面时所产生的冲击力，足以让车和墙瞬间粉碎。

行不通。因为空间站舱段有许多陶瓷、光学器件，这样做有可能损坏较脆的零部件。

孙璟介绍，研制团队另辟蹊径，在不改变舱箭连接形式的同时，改善了舱箭之间的连接受力情况，解决了冲击问题。

在长五B的细心呵护下，问天踏上了探索星河霄汉之旅。期待它把满天神话变成现实。

延伸阅读

长五B为首次执行交会对接任务“练”本事

从“串联”到“并联”

本次发射任务是我国首次5米直径的大推力运载火箭进行零窗口发射，问天实验舱上天后需要和天和核心舱进行交会对接。而长五B是低温火箭，面临着低温推进剂加注问题和复杂的射前流程，相比常温火箭难度大得多。

一院长五B火箭副总设计师娄路亮表示，各系统只能按时序完成射前指令，把时间消耗在等待上一流程上。

“我们将各系统耦合性高的工作由‘串联’变为‘并联’，为火箭发射前预留了2.5分钟的故障处理时间。”一院长五B火箭总体副主任设计师刘秉介绍。

从“追火车”到“乘高铁”

此次长五B首次执行快速交会对接任务，要求火箭以更高的发射和飞行可靠性实现准点发射、准确入轨，将问天舱准确送入与核心舱共面、共轨的转移轨道。这就像火车到站，以前乘客需要“追火车”才能找到自己的车厢，现在的高铁都是精准对标到地标。

从“追火车”到“乘高铁”，入轨精度偏差缩小为空间站舱段交会对接提供了更好的保障，但是也对火箭的动力、结构和控制系统偏差控制水平提出了新的和更高的要求。

据一院长五B火箭轨道设计师王建明介绍，“‘窄窗口’点火可以提升火箭点火可靠性，为克服地球自转影响，则需要通过箭上具备起飞时刻偏差修正能力”。

点火后，火箭依靠更先进的制导技术不断调整弹道，直奔空间站。一院火箭科普专家钱航说：“这有点像汽车的自动驾驶技术，只是长五B这辆‘汽车’，重达数百吨、时速不可估量，要做到‘自动驾驶’可不容易。”长五B创新运用姿态控制增益优化和复合制导方法，从而提高了火箭姿态控制精度。

从“大包小裹”到“轻装上阵”

作为目前我国近地轨道运载能力最大的火箭，长五B近地轨道运载能力超过23吨。此外，问天实验舱与空间站天和核心舱交会对接形成组合体，需要舱段消耗燃料来变轨满足对接要求，会造成运载能力的损失。

为了能搭载更多的推进剂、生活物资等维持空间站在轨运营，长五B团队对火箭的运载能力进一步评估、折算，扔掉箭体中的“累赘”，释放了更大的运载能力。

“如果把发射火箭比作游客出行，那么以前就是出远门，需要携带大包小裹来保障衣食住行之需，而现在更像是临时出差，轻轻松松带上必备物品就可以出发了。”刘秉这样比喻。

标签： 运载能力 大包小裹 近地轨道

推荐阅读

猜您喜欢