运载火箭是开展一切航天活动的前提和基础,运载火箭的能力决定了探索太空的步伐。2020年7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空,成功将我国首个火星探测器“天问一号”送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。这是“胖五”火箭首次执行工程应用任务,下面就让我们一起回顾一下它的精彩表现吧!
飞出最快速度
将重达5吨的探测器送往遥远的火星,需要运载火箭提供足够的发射能量,也就是说,需要有更大运载能力的火箭,在我国现役火箭俱乐部中,目前只有超级会员“胖五”可以担此重任。
“胖五”,即长征五号运载火箭,由于其粗壮的外形而被网友亲切称呼为“胖五”。它不仅是我国体积最大的火箭,也是运载能力最强的火箭,它的起飞质量约870吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨运载能力。正因如此,它可以把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、着、巡”三类探测成为可能。
护送探测器奔火,“胖五”需要跑的快些,再快些。打一个比方,一位司机从家中出发前往目的地有三个步骤:启动汽车、开车、停车。而探测器从地球出发前往火星也需要三个步骤:摆脱地球引力和稠密大气、进入太阳系内星际空间,最终到达火星并落在上面。
“胖五”提供的发射能量将是探测器飞往火星的主要能量来源。为了完成第一步“摆脱地球引力和稠密大气”,“胖五”首次飞出11.2千米/秒的第二宇宙速度,托举“天问一号”完全脱离地球引力,奔向火星。
创造多项纪录
由于地球和火星的相对位置在不断变化,发射火星探测器相当于打“移动靶”,为了让探测器更加精确的入轨,研制团队进行了精细化的“窄窗口多轨道”设计,将每天30分钟的发射窗口进行细分,14天的窗口期内一共设计了42条发射轨道,这在中国航天的发射历史上是绝无仅有的,创造了单次发射轨道设计数量的新纪录,并首次实现了发射轨道的自动切换。
此次发射的“天问一号”火星探测器重量接近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。
“依靠长征五号火箭强大的运载能力,我国行星探测之旅将站上一个新的起点,通过一次发射,实现对火星的‘绕、落、巡’三项目标,是起点很高、‘含金量’十足的‘第一次’,将使我国深空探测的脚步从月球迈向行星,正式开启行星探测时代”。航天科技集团火箭院党委书记、长征五号火箭第一总指挥李明华说。
空间站的主力军
未来,我国还要开启空间站建设,在发射空间站舱段方面,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”。同属于长征五号系列火箭的长征五号B运载火箭,是我国首个采用一级半构型的新一代大型液体运载火箭,也是专门为载人航天工程空间站建设而研制的一型火箭,将为我国空间站核心舱和实验舱提供“私人订制”般的发射。
为了满足空间站交会对接的要求,长征五号B火箭还具备“零窗口”发射能力,同时,其独有的大推力直接入轨技术和大直径舱箭分离技术,使得只用一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道变为可能,将在未来两到三年时间内,完成我国空间站舱段的发射。