新晋“胖五”成员有多牛？

澎湃新闻记者 张静

2020年5月5日，为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。

巡天揽月，剑指苍穹。5月5日18时00分，长征五号B搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱，从海南文昌航天发射场点火升空。约488秒后载荷组合体与火箭成功分离进入预定轨道，我国空间站阶段首次飞行任务告捷。

长征五号B火箭运送的载荷质量约22吨，这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过20吨的航天器，，进一步奠定了长征五号系列火箭在世界现役火箭运载能力第一梯队中的地位。

其首飞任务的圆满成功拉开了空间站在轨建造阶段飞行任务序幕。中国空间站将于2022年前后完成建造，还将设有共轨飞行的光学舱，10年内可完成对大范围天体的巡天探测。

而本次载荷中的新一代载人飞船试验船是新一代载人飞船的“试验版”。新一代载人飞船相当于“太空巴士”，未来在执行近地轨道任务时可一次运送6-7名航天员，还可以根据任务需求变成“太空货车”，返回舱未来可重复使用。

“瘦”了近20吨的“大头兄弟”，主攻空间站舱段发射

长征五号B火箭由中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院（一院）抓总研制，主要用于我国空间站舱段等重大航天发射任务。火箭全长约53.7米，相当于18层楼高，起飞质量约849吨，近地轨道运载能力达25吨级。

长征五号系列运载火箭主要包括长征五号和长征五号B两型火箭。两兄弟火箭一样“胖”，芯一级直径均为5米，捆绑4个直径3.35米的助推器。

不过，最直观的区别是构型和高度不同。长征五号B的整流罩比长征五号更大，这个“大脑袋”长20.5米，直径5.2米，根据空间站任务要求新研制而成，是我国最大的整流罩，足以把10多米长、4米多粗的空间站核心舱装进去。

相对于长征五号，长征五号B火箭矮了3米左右，减少了二子级和级间段，是我国首型“一级半”火箭，其中“半级”来自于助推器。

多一级的长征五号擅长“跑长途”，能将“乘客”送往36000公里高的地球同步轨道、38万公里外的月球以及最近距离也要数千万公里的火星。

少一级的长征五号B则是一个“短跑健将”，虽然比长征五号“瘦”了近20吨，但它专注于将“乘客”送到地球附近200-400公里左右的轨道，那里是我国空间站建设的主战场。

目前，我国火箭多采用多级形式，如两级火箭长征二号、两级半火箭长征二号F、三级火箭长征三号甲、三级半火箭长征三号乙、四级火箭长征十一号。

而长征五号B火箭是我国现役运载火箭中唯一一款直接入轨的火箭。相比多级火箭的“接力”，它从点火到入轨一气呵成，不仅丰富了我国新一代运载火箭型谱，无级间分离的特性也提升了系统可靠性。

同一个“心脏”不同工况，“冰箭”发动机压力大起大落

只用“一级半”，长征五号B火箭就能把近22吨重的航天器送上天，使我国成为极少数掌握“一级半”火箭大推力直接精确入轨技术的国家之一，这得益于采用氢氧推进剂的芯一级和采用液氧煤油推进剂的助推器合理搭配。而芯一级的两台大推力氢氧发动机，又直接影响着航天器的最终入轨。

在相同的发射重量下，火箭发动机的比冲越高，火箭的运载能力就越强。氢氧发动机的比冲可谓傲视群雄，但其研制难度也极高。作为同样采用液氢液氧等低温推进剂的“冰箭”，长征五号B火箭所承担任务的特殊性，对芯一级的大推力氢氧发动机提出了更高要求。

“零窗口”是指发射时间范围为零的发射窗口，它要求火箭必须分秒不差地点火升空。载人航天工程中的交会对接任务在时间上不能有丝毫误差，否则可能失之交臂。

长征五号B火箭芯级使用的氢氧发动机必须确保预冷等发射前工作环环相扣、步步流畅，不耽误发射窗口，以免导致耗费更大的代价调整轨道。

同时，长征五号B火箭比长征五号火箭更轻，但起飞推力与长五火箭相同。用同样的劲向上提更轻的东西，加速度自然更快。而在助推器分离后，火箭加速度又瞬间达到最低。

中国航天科技集团六院长五火箭副总设计师王维彬说，发动机的入口面对过山车一样大起大落的压力，给发动机的稳定、可靠工作带来巨大挑战。

为了应对这些挑战，氢氧发动机研制队伍通过大量的研究改进与试验验证，将这些难点逐一攻克，进一步提高发动机工作的可靠性与稳定性。此外，地面设备等系统采用的远程操作方法，也保证了发动机预冷等环节安全顺利推进。

一船多用的天地往返“太空巴士”，未来返回舱可重复使用

此次发射成功的长征五号B火箭搭载了新一代载人飞船试验船、柔性充气式货物返回舱试验舱以及10余项实验载荷。中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍，按照飞行程序，试验舱和试验船完成在轨试验后，计划分别于5月6日和5月8日返回东风着陆场。