刚刚上天的“胖五”,瘦了!

移动版  2020-05-06 13:12  来 源:网络整理  字号:

湃新闻高级记者 谢瑞强

1958年5月,毛泽东主席在党的八大二次会议上提出:“我们也要搞人造地球卫星”。随后,他风趣地说,鸡蛋那么大的我们不放,要放就放个两万公斤的。
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长征五号B运载火箭成功托举新一代载人飞船试验船。宿东 摄

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长征五号B运载火箭飞天瞬间。宿东 摄

2020年5月5日,由中国航天科技集团有限公司第一研究院抓总研制的长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场成功首飞,把近22吨重的新一代载人飞船试验船送入太空。这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过“两万公斤”的航天器,进一步奠定了长征五号系列火箭运载能力在世界现役火箭第一梯队中的地位。(此前报道:)
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湃新闻记者 王嘉仪 编辑 忻燕 素材来源:央视新闻移动网责任编辑:李蕊

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那么,长征五号B火箭与长征五号火箭有哪些不同?它是如何将这么重的飞船送上天的呢?

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长征五号B火箭。央视频截图

十年磨一“箭” 织梦好,好织梦


长征五号B和长征五号火箭同属一个系列火箭,但使命任务不同,长征五号B火箭主攻近地载人空间站,长征五号火箭主打高轨卫星和探测器。
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据长征五号B运载火箭总指挥王珏介绍,从立项到首飞,长征五号B火箭经历了近十年的研制历程。2011年11月,长征五号B运载火箭正式批复立项,承担发射空间站舱段的任务。2012年1月,长征五号B运载火箭方案通过评审,转入初样研制阶段。2018年11月,长征五号B运载火箭转入试样研制阶段。2020年1月19日,长征五号B遥一运载火箭顺利通过出厂评审,首飞任务载荷为新一代载人飞船试验船及返回舱试验舱。

在今年1月举行的《中国航天科技活动蓝皮书(2019年)》发布会期间,长征五号运载火箭副总指挥曲以广接受澎湃新闻采访时介绍说,长征五号B火箭是我国现有低轨运载能力最大的运载火箭,也是我国首型采用“一级半”构型的火箭,其首飞开启了中国载人空间站任务阶段的序幕。

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长征五号B火箭与其他长征家族火箭合影。房大川 图

“和长征五号火箭相比,它俩的个头高度差不多,从外观上看,20.5米长的整流罩是比较明显的变化。”曲以广表示。

从外观上看,长五B火箭“身高”近54米,相当于18层楼高,近850吨重。与长五火箭比,长五B火箭芯级直径都是5米,矮了约3米,“体重”轻了约20吨。这主要是因为长五B火箭少了一个芯二级和一个级间段,只有一个芯级,也就是“腰”往上少了一部分。
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长五B火箭也有4个直径3.35米的助推器(又称为“半级”),因此,长五B火箭是我国首型“一级半”火箭。不过,长五B火箭“头部”——整流罩比长五火箭更大,高度超过20米,连10多米长、4米多粗的空间站核心舱都能装进去。那么,长征五号B为何采用一级半构型呢?

一般来说,火箭分单级火箭和多级火箭两类,其中多级火箭又分串联式、并联式、混合式三种联结方式。

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所谓单级火箭,顾名思义,也就是只靠一级发动机点火就直接将载荷送到预定位置,一步到位,目前我国长征火箭中还没有纯粹意义上的一级火箭。本次首飞成功的长征五号B火箭,在一级上捆绑了四个助推器,我们一般把助推器算作半级,所以,长五B火箭算“一级半”火箭。

目前采用较多的是多级火箭。比如,我国发射载人飞船的长征二号F运载火箭和发射空间站货运飞船的长征七号火箭都是二级半构型火箭。多级火箭最大的特点是,火箭点火后,最下面一级的燃料开始燃烧,燃料燃烧完后,发动机关机,发动机和储存燃料的箱体就会从箭体上分离,从而使火箭“轻装前行”。其实,这里有一个物理学基本原理,我们知道,推力一定的时候,物体的质量越小,所获得的加速度就越大,这和“包袱轻了跑得快”差不多一个意思。所以,我国的火箭多采用多级形式,很大一部分原因就是多级火箭能获得良好的加速性能。

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但是,火箭级数也不是越多越好,级数多了,控制起来就会更复杂,这和“前后轮双驱”汽车比“单驱”汽车控制复杂是一个道理。所以,,多级火箭一般不超过四级,我国现役火箭,级数最多的是长征十一号固体运载火箭,有四级。

多级火箭的联结方式一般有串联、并联、混合式三种方式。所谓串联,就是多级火箭好像竹竿一样串在一起,串联火箭空气阻力往往会较小。所谓并联,就是多级火箭并排捆绑在一起,这在助推器中较为常见。而混合式则是既有串联、又有并联,比如长征五号火箭就是采用四个助推器和一子级并联捆绑,一子级又和二子级串联的方式。实际上,真正设计一款火箭的构型的时候,需要考虑的因素是非常多的,对火箭的运载能力、结构强度、材料选择、速度控制等都需要极为精确的计算和试验。
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即便少了一级,长五B火箭在专门向近地轨道送货的长征火箭中,力气仍然是最大的,一次能送超过22吨的东西,相当于10多辆小轿车的重量。地球附近约200至400公里的轨道是我国空间站建设的主战场,作为一型专注于近地轨道发射的火箭,后续空间站核心舱等主要舱段都要由长五B火箭送上天。

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