孟田实验舱是中国空间站的第二个实验舱,将与天空和核心舱教堂对接并完成旋转,中国空间站将形成3室“T”的基本结构。在孟田实验舱发射前夕,中国载人航天官方平台特别推出了《解码梦天》系列科普文章010-30000系列,介绍了孟田实验舱,第一个内容是一起举起孟田实验舱的专属“座位”——长征5号B运载火箭。
孟田实验室和长征5号B远程4运载火箭组合体将转移到发射区
2022年10月25日,搭载空间站蒙田实验室的长征5号B远程4运载火箭稳定地运到了发射区。两年前,“张吴B”以完美的首次飞行惊天动地,迎接载人航天工程“第三阶段”发展战略任务实施的“开门红”,拉开空间站阶段飞行任务的序幕后,陆续派出“天空和元田”,顺利上轨道。对于如何成为参与空间站建设的中枢,《张吴B》已经给出了最佳答案。……。
十年来,听说磨“箭”一夜飞跃天下。
长征5号B运载火箭是根据空间站工程任务,为满足空间站区间发射任务而开发的大型液体运载火箭。从入港到首次飞行,长征5号B运载火箭经历了近10年的研究过程。
2011年11月
长征5号B运载火箭承担发射空间站船队的任务,运载火箭命名为长征5号B,代号CZ-5B。
2012年1月
长征5号B运载火箭方案经过审查,进入了早期样品开发阶段
2018年11月
长征5号B运载火箭进入了试编开发阶段
2020年1月
长征5号B远程1运载火箭通过工厂审核,第一次飞行任务是新一代载人飞船试验船及柔性充气式货物返回舱的试验舱。
2020年5月
长征5号B远程1运载火箭在文昌航天发射场点火,装载首次飞行载荷顺利进入预定轨道,首次飞行任务取得圆满成功,实现了空间站阶段飞行任务的首次胜利。
长征5号B运载火箭首次飞行任务
十年磨“箭”,一夜从天下听来。作为为建设载人航天工程空间站而开发的新型运载火箭,“嫦娥B”的运载能力是我国现役火箭中最大的,近地轨道运载能力达到25吨,但可以举起重量在20吨以上的空间站区间进入轨道。“张吴B”首次飞行成功标志着我国运载火箭近地轨道运载能力走在国际前列,为我国空间站工程后续任务的顺利实施奠定了坚实的基础。
多家“黑科技”制作了专门用于船舱的“座位”。
长征5号B运载火箭开展了多种技术攻关和创新,多种开拓性的“黑科技”为空间站区间创造了“专用座位”。
01大型配对,大型异常
长征5号B运载火箭目前拥有我国最长的整流罩,整流罩长20.5米,直径达5.2米,容积超过345立方米。这么大的空间也是为了发射空间站舱而建造的。此外,为了改善气动特性,火箭整流罩可以使用流线型冯卡门曲线形状,减少空气阻力,减少载荷的影响。同时整流罩分离采用旋转式分离方案,确保超大型整流罩安全可靠地分离。
长征5号B运载火箭整流罩
02“零窗口”发射,每秒无错误
空间站交会对接任务对长征5号B火箭提出了发射“零创”的需求,发射时间精度误差应控制在1秒以内。为此,火箭各系统在点火前必须提前做好准备,等待点火。作为采用液量素、液氧等低温推进剂的“冰箭”,长征5号B运载火箭的“零创”发射要综合权衡准备发射的“剂量”与低温推进剂“蒸发”的“消耗”之间的关系。为此,开发人员通过可靠性分析和实验,实现了核心系统可靠性的提高,通过射击前流程优化,提高了各系统对“零创”发射的适应性,开创了我国低温运载火箭“零创”发射的先河。
nSOFLrryMN0gxsE%3D&index=3" width="410" height="250"/>“零窗口”点火起飞
03 大直径舱箭分离,以“柔”克刚
空间站舱段和长征五号B运载火箭的连接接口直径超过4米,舱箭分离需要考虑可靠性、冲击环境等多个方面的因素,既要确保安全分离,又要尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低。因而火箭采用了“双隔冲框+阻尼盒”的降冲击方案,并应用了“颗粒阻尼技术”。“颗粒阻尼技术”是一种新型振动被动控制技术,通过颗粒体和阻尼器构成一个耦合、封闭的非线性系统,依靠摩擦和非弹性碰撞,迅速地耗散动能,实现减振降噪的效果,使空间站舱段可以在“下车”过程中感受到火箭的“温柔”。
04 大推力直接入轨,一步到位
长征五号B运载火箭采用一级半构型,由芯一级+助推器+舱罩组合体组成,因此没有单独的调姿和末速修正系统,而是利用一级火箭直接将有效载荷送入预定轨道。在一级发动机关机时,约140吨的推力在几秒钟之内消失,相当于一辆高速行驶的火车突然“刹车”,还要稳稳停靠在指定位置。研制人员通过采用姿态控制增益优化和复合制导方法,提高了火箭姿态控制精度,降低了制导误差对精度的影响,使火箭在分离时处于最佳“姿态”和最准位置。同时,增加了2枚反推火箭,使火箭一级箭体可以及时避开空间站舱段的轨道面,提高了舱箭分离的安全裕度。
长征五号B运载火箭不仅安全可靠、能力强,还可以为不同的“乘客”定制不同的“客舱”,这种定制化设计让火箭可以更好地与航天器适配,使航天器能在有限的空间中安装更多的载荷来实现最大能力。此次发射的长征五号B遥四运载火箭根据梦天实验舱的形状、重量进行了定制化设计。为了满足梦天舱和火箭在发射区的工作需求,专门在火箭整流罩上设计了操作口的开口;为了满足梦天实验舱上升段无线通信的需求,在火箭整流罩上也专门定制化设计了整流罩相应的透波口;在轨道方面也对满足梦天实验舱入轨的需求进行了轨道的设计,以及入轨精度的详细评估。
十里银滩
巨箭耸立
静待梦天
叩问寰宇
来源:中国载人航天微信公众号