“冰箭”冲天 中国挺进大火箭时代

崔馨月

2016年11月05日05:32  来源:人民网-人民日报海外版
 

 

 

  我国最大推力运载火箭长征五号于11月3日20时43分在海南文昌发射场点火发射升空,约30分钟后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,长征五号运载火箭首次发射任务取得圆满成功。

  长征五号是新一代大型两级低温液体捆绑式运载火箭,是我国目前研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程,完全采用无毒无污染推进剂,因其内部温度极低,又被形象称为“冰箭”。

  

  ①“力拔山兮气盖世”

  “冰箭”于9月上旬运抵发射场后,陆续完成了总装、测试等各项准备工作。10月28日,承载着“冰箭”的活动发射平台驶出发射场垂直测试厂房。从技术区转运至发射区的2.8公里路程,火箭需要乘坐活动发射平台来完成。“冰箭”身高大约57米,相当于20层楼高,净重近百吨,因此需要为它量身打造“专车”,有半个足球场大。一路上,活动发射平台不仅要载着它行走,还要为它供气、供电,以保持箭地连接不变,减少发射区的工作,缩短发射流程。

  同时,“冰箭”采用新型发射塔,架高91.7米,一共12层,距离海边850米。整个塔架采用的是钢框架与钢筋混凝土的混合结构,它的强度足以抵挡台风和地震。在塔架的四周是四座高120米的避雷塔,可以防止雷电的影响。它是我国目前距离海边最近的一座火箭发射塔架,长期处于高温、高湿、高盐的环境中,空气当中大量的氯离子会对钢结构建筑产生严重的腐蚀,为此,塔架外表采用了热喷涂的防腐涂层,相当于给塔架穿上了一件防腐蚀的外衣。文昌航天发射场工程建设指挥部工程师周湘虎说:“我们也采取了其它一些措施,包括用盲板把它封堵,不让空气进入这些管壁的内部,从内部进行腐蚀,还有连接的部位采用原子灰进行密封。”

  11月3日20时43分,长征五号运载火箭在新型发射塔上从美丽的海南岛飞向浩渺的太空,后与荷载组合体分离,任务圆满成功。

  ②“一片冰心在玉壶”

  “冰箭”腰身粗,个头大,身高大约57米,相当于20层楼高,净重也有近百吨,芯级直径达5米,助推器直径达3.35米,这是目前我国研制火箭中直径最大的。虽然在名称、序列上仍隶属“长征”系列,但“冰箭”采用247项核心关键新技术,新技术比例几乎达到100%。

  “冰箭”的设计思想以通用化、系列化、组合化为重点,首次实现了6种构型同时开展总体设计,成功解决了6种构型同时优化与设计的难题;首次采用了5米直径大型箭体结构,这不仅仅是结构外形尺寸的简单放大,而且是对结构形式、试验验证体系等的彻底革新;可搭载两种专门为其设计的火箭发动机,分别为推力为120吨的YF-100液氧煤油高压补燃循环发动机和推力为50吨的YF-77氢氧发动机。

  “冰箭”在燃料上不同于目前使用化学燃料的常规火箭,采用无毒、无污染的液氢液氧作为推进剂。在其身体里,90%是-252 摄氏度的液氢和-183 摄氏度的液氧,这已经接近低温的极限,“冰箭”一名正源于此。它的动力系统由芯一级、芯二级和4个助推器共同组成,4个助推器搭载8台全新研制的120吨液氧煤油发动机,它们被装配在4个助推器上,可产生最高压强达500个大气压。

  身材霸气的“冰箭”脑袋尖尖的,4个助推器也都是“斜头锥”,“依偎”在芯一级的身旁。这样的设计不仅是为了提升“冰箭”的帅气程度,还能够减小空气阻力,让“冰箭”飞起来更省力,从而提升运载能力。

  此外,“冰箭”还采用了全新的全数字化三维设计方法,细到每一个螺钉的大小和位置都能一目了然。

  ③“而今迈步从头越”

  文昌发射场承担了此次“冰箭”的发射任务。据发射场发测站站长唐功建介绍,此次“冰箭”发射的任务主要是检验“冰箭”设计的正确性、飞行的可靠性以及发射场和火箭之间的匹配性。

  从2006年正式立项至今,“冰箭”十年铸,核心技术有完全自主知识产权,起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,比现役火箭运载能力提升了两倍以上,与国际上主流运载火箭相当,可以完成近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站和月球探测器等各类航天器的发射任务,是我国迄今为止运载能力最大的火箭。

  “冰箭”虽然采用全新技术,研制复杂程度超过以往任何一个型号的长征系列火箭,但它的设计可靠性却是最高的。我国现役火箭设计可靠性最高的是0.97,而长征五号设计可靠性达到了0.98。

  2017年左右,“冰箭”将承担嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走当中最后一步“回”的发射任务,同时它将在中国空间站的建设过程中扮演重要角色,2018年将会开始陆续发射3个20吨级的空间站舱段。

  中国载人航天工程总设计师周建平介绍说,未来空间站会单独发射一个十几吨的光学舱,并计划在光学舱里架设一套口径两米的巡天望远镜,分辨率与哈勃相当,视场角是哈勃的300多倍。届时,“冰箭”将光荣地担负起“巡天号”太空望远镜的发射任务。另外,2020年还将发射我国首个火星探测器。

  ④ 鵬程万里展宏图

  “冰箭”是一个新设计、新材料、新结构的火箭,可用于发射不同地球轨道大型载荷及其它深空探测任务载荷,也为我国未来载人登月用的重型火箭研制奠定了基础。

  通过“冰箭”研制,我国不仅掌握了5米直径结构的设计、制造能力,还突破了千吨级静力试验技术等,同时大型结构制造也带动了材料、机械加工、热处理、焊接、检测等装备制造业的大发展。

  “冰箭”实现了我国火箭运载能力大跨越,为后续国家重大航天工程任务提供了高可靠、低成本、无毒无污染、适应性强、安全性好、运载能力大的先进运载工具。

  同时,“冰箭”带动了整个中国新一代运载火箭技术的发展,长征七号、长征六号都是从“冰箭”的核心技术衍生出来的。通过“冰箭”的研制,我国运载火箭的基础水平能力得到了提升。

  另外,应对商业航天发射的又一款新型运载火箭长征八号已经启动论证,长征家族再添新成员,未来运载能力超过100吨的重型火箭也已经进入到技术攻关阶段。

  据中国载人航天工程副总指挥雷凡培介绍,预计到2019年能够完成这个阶段技术攻关的任务,初步论证的结果是近地轨道的运载能力,可以达到100吨到130吨左右,实现到更远的星球上进行巡视勘探,把人送到月球进行科学研究。

(责编:王吉全)

推荐阅读

航天科技集团董事长:2025年左右建成航天强国国防部第五研究院的成立,标志着中国航天事业正式诞生。经过60年发展,中国航天从无到有、从小到大,目前已经是名副其实的航天大国,并正在向建设航天强国的目标阔步前行。在中国航天事业创建60年纪念日前夕,人民网记者专访了中国航天科技集团公司董事长、党组书记雷凡培。【详细】

2016年9月“科学”流言榜:无籽葡萄抹了避孕药9月“科学”流言榜今天发布,无籽葡萄抹了避孕药、地铁安检后的食品不能吃等十条“科学流言”入榜。流言:时下正值吃葡萄的时节,但近日一段视频在微博、微信上大量传播,让不少人“望葡萄却步”。视频中,一位“果农”模样的男子一边搬运葡萄,一边和拍摄者对话,称无籽葡萄是“蘸了避孕药的”。真相:避孕药只有在进入人体后才能被人的响应识别机制所识别……【详细】