7月23日12時(shí)41分，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙四運(yùn)載火箭成功發(fā)射首次火星探測任務(wù)天問一號探測器，火箭成功將探測器送入預(yù)定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國行星探測第一步。天問一號探測器將在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個(gè)月后，到達(dá)火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火軌道，并擇機(jī)開展著陸、巡視等任務(wù)，進(jìn)行火星科學(xué)探測。

這是長征五號系列運(yùn)載火箭的第五次發(fā)射任務(wù)，是2020年第二次執(zhí)行發(fā)射，也是首次執(zhí)行應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)。在“胖五”的強(qiáng)勁助力下，“天問一號”任務(wù)火星探測器正式踏上火星征途。

飛出最快速度，“胖五”開啟行星探測時(shí)代

據(jù)介紹，長征五號運(yùn)載火箭是我國新一代大推力液體運(yùn)載火箭，采用“兩級半”構(gòu)型，火箭芯級直徑為5米，捆綁四個(gè)直徑3.35米的助推器，全部采用液氫、液氧、煤油等無毒無污染推進(jìn)劑;火箭全長近57米，起飛重量約870噸，起飛推力超過1000噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道(GTO)運(yùn)載能力可達(dá)14噸，是目前我國運(yùn)載能力最大的火箭。因?yàn)轶w型比其他長征火箭更加寬大，長征五號運(yùn)載火箭也被親切的稱呼為“胖五”火箭。

根據(jù)發(fā)射任務(wù)要求，長征五號遙四火箭將托舉“天問一號”任務(wù)火星探測器加速到超過11.2千米/秒的速度，之后完成分離，直接將探測器送入地火轉(zhuǎn)移軌道，開啟奔向火星的旅程。

當(dāng)航天器的速度達(dá)到每秒11.2千米的第二宇宙速度時(shí)，就可以完全擺脫地球引力，去往太陽系內(nèi)的其他行星或者小行星，因此，第二宇宙速度也被稱為“逃逸速度”。

“此次發(fā)射火星探測器，是長征五號火箭第一次達(dá)到并超過第二宇宙速度，飛出了我國運(yùn)載火箭的最快速度。”長征五號火箭總設(shè)計(jì)師李東介紹。

首次應(yīng)用性發(fā)射，“胖五”精準(zhǔn)“追星”

此前，長征五號遙三火箭以及長征五號B遙一火箭發(fā)射是試驗(yàn)性質(zhì)，主要任務(wù)在于考核火箭總體及各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的正確性和協(xié)調(diào)性、驗(yàn)證火箭技術(shù)狀態(tài)和可靠性。長征五號遙三火箭和長征五號B遙一火箭連續(xù)發(fā)射成功，標(biāo)志著長征五號火箭關(guān)鍵技術(shù)瓶頸已經(jīng)完全攻克，火箭各系統(tǒng)的正確性、協(xié)調(diào)性得到了充分驗(yàn)證，火箭可靠性水平進(jìn)一步提升。

“此次執(zhí)行應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)，意味著長征五號火箭正式開始‘服役’”，長征五號火箭總指揮王玨介紹，該型火箭正式進(jìn)入工程應(yīng)用階段。長征五號火箭已經(jīng)具備執(zhí)行國家重大航天工程任務(wù)的能力和條件。

同時(shí)，此次發(fā)射也開創(chuàng)了我國深空探測器重量的新紀(jì)錄。此次發(fā)射的“天問一號”任務(wù)火星探測器重量接近5噸，由環(huán)繞器、著陸器和巡視器組成，比“嫦娥四號”月球探測器重了1噸多，是目前我國發(fā)射的重量最重的深空探測器。在世界范圍看，達(dá)到這一重量的火星探測器也是屈指可數(shù)。

“依靠長征五號火箭強(qiáng)大的運(yùn)載能力，我國行星探測之旅將站上一個(gè)新的起點(diǎn)，通過一次發(fā)射，實(shí)現(xiàn)對火星的‘繞、落、巡’三項(xiàng)目標(biāo)，是起點(diǎn)很高、‘含金量’十足的‘第一次’，將使我國深空探測的腳步從月球邁向行星，正式開啟行星探測時(shí)代。”火箭院黨委書記、長征五號火箭第一總指揮李明華說。

由于地球和火星的相對位置在不斷變化，發(fā)射火星探測任務(wù)相當(dāng)于打“移動(dòng)靶”，為了讓探測器更加精確地入軌，研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了精細(xì)化的“窄窗口多軌道”設(shè)計(jì)，將每天30分鐘的發(fā)射窗口細(xì)分成3個(gè)寬度10分鐘的窗口，對應(yīng)3條發(fā)射軌道，14天的窗口期內(nèi)一共設(shè)計(jì)了42條發(fā)射軌道，這在中國航天的發(fā)射歷史上是絕無僅有的，創(chuàng)造了單次發(fā)射軌道設(shè)計(jì)數(shù)量的新紀(jì)錄，并首次實(shí)現(xiàn)了發(fā)射軌道的自動(dòng)切換。

細(xì)分五百工序，確保發(fā)射成功

記者從火箭院了解到，長征五號火箭作為航天復(fù)雜巨系統(tǒng)工程，具有跨領(lǐng)域、跨系統(tǒng)、技術(shù)難度大、工作鏈條長、參與人員多等特點(diǎn)，在研制生產(chǎn)和技術(shù)管理等方面都面臨很多挑戰(zhàn)。

為了確保發(fā)射任務(wù)圓滿成功，長征五號火箭研制團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品制造、產(chǎn)品驗(yàn)收、火箭總裝及測試等全過程中采取了20項(xiàng)嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，包括關(guān)鍵項(xiàng)目和關(guān)鍵工序工藝質(zhì)量控制、產(chǎn)品可靠性評估、發(fā)射場工作流程精細(xì)化再造、產(chǎn)品試驗(yàn)充分性分析、環(huán)境適應(yīng)性分析、測試覆蓋性分析等等，每項(xiàng)工作都嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開展，確保火箭產(chǎn)品過程受控、質(zhì)量可靠。

“以發(fā)射場工作流程精細(xì)化再造為例，研制團(tuán)隊(duì)通過流程精細(xì)化再造，將長征五號遙四火箭發(fā)射日流程細(xì)分為10個(gè)階段、243個(gè)項(xiàng)目和503個(gè)工序，形成了工作項(xiàng)目的細(xì)化表以及工序作業(yè)指導(dǎo)書，可以有效指導(dǎo)發(fā)射日當(dāng)天的各項(xiàng)工作，杜絕低層次問題的發(fā)生，提高火箭發(fā)射的可靠性。”王玨介紹。

“中國航天的長征永遠(yuǎn)在路上。在參與各項(xiàng)重大航天工程建設(shè)的同時(shí)，長征五號火箭也將為重型運(yùn)載火箭研制提供了技術(shù)積累，為運(yùn)載火箭的跨越式發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，將更加有力支撐我國從航天大國向航天強(qiáng)國邁進(jìn)。”中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院院長王小軍表示。

探月、建空間站，“胖五”將迎高密度任務(wù)

2019年12月27日，長征五號遙三火箭成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)“王者歸來”;2020年5月5日，長征五號B遙一火箭首飛成功，標(biāo)志著空間站階段飛行任務(wù)首戰(zhàn)告捷，為我國載人航天工程第三步發(fā)展戰(zhàn)略奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);2020年7月23日，長征五號遙四火箭一飛沖天，將“天問一號”任務(wù)火星探測器送入地火轉(zhuǎn)移軌道，宣告中國進(jìn)入了行星探測時(shí)代。

按照計(jì)劃，長征五號遙五火箭也將在今年實(shí)施發(fā)射，將“嫦娥五號”探測器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，完成我國首次月球采樣返回任務(wù)。2021年一季度，長征五號B火箭將再次出征，執(zhí)行空間站核心艙的發(fā)射任務(wù)。

從2019年12月到2021年一季度，15個(gè)月間，長征五號系列火箭將完成5次發(fā)射，迎來屬于自己的高密度發(fā)射。

近幾年來，“高密度”發(fā)射對于中國航天而言已經(jīng)不是什么新鮮事物，在二十一世紀(jì)的第二個(gè)十年里，中國火箭的年均發(fā)射數(shù)量始終保持在較高水平，并已經(jīng)在2018年和2019年連續(xù)兩年發(fā)射數(shù)量居于世界第一位。其中以長征三號甲系列火箭、長征二號丙火箭為代表的“金牌火箭”完成了大部分發(fā)射任務(wù)，新一代運(yùn)載火箭的發(fā)射數(shù)量占比并不高。

此次，長征五號系列火箭迎來高密度發(fā)射，傳遞出許多令人欣喜的信息。

首先，作為我國規(guī)模最大、組成最復(fù)雜的運(yùn)載火箭，長征五號火箭的高密度發(fā)射意味著在產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配測試、技術(shù)管理、后勤保障等各方面的水平得到全面提升，具備更強(qiáng)的實(shí)施發(fā)射的能力;

同時(shí)，長征五號火箭成為新一代運(yùn)載火箭中首個(gè)進(jìn)入高密度發(fā)射的型號，也預(yù)示著新一代火箭正逐步走向舞臺中央，為運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

站在高起點(diǎn)上出發(fā)，長征五號火箭未來會更加“忙碌”。

長征五號B火箭將作為空間站建設(shè)的“專屬列車”，在未來2到3年時(shí)間內(nèi)相繼完成空間站核心艙和實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射;同時(shí)，長征五號系列火箭突出的運(yùn)載能力對于需要快速多星組網(wǎng)的衛(wèi)星“星座”建設(shè)也意義重大，可以以“一箭多星”的形式快速實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星“星座”部署。

關(guān)鍵詞： 中國首次 火星探測任務(wù)