■ 本报记者 彭青林
随着长征五号B遥三运载火箭在文昌发射场点火起飞,将问天实验舱稳稳托起并送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。人称“胖五”的长征五号B遥三运载火箭,和有“最美航天发射场”之称的海南文昌发射场,再次联袂刻下中国航天新的里程碑。在多位航天专家看来,这个组合堪称保障载人空间站工程的最佳组合、“黄金搭档”。
文昌发射场独具优势堪当重任
“胖五”带着问天实验舱来到发射工位前,要先走过“问天路”,并经过一棵命名为“问天树”的百年大榕树。这条路、这棵树,见证着中国航天在海南文昌创造的一个又一个奇迹。
问天实验舱是迄今为止中国航天发射的重量最大、包络尺寸最大的载荷,重量约为23.2吨。这样的重要任务,理所当然落到了我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭——长征五号B运载火箭(以下简称长五B火箭)身上。
长五B火箭是在长征五号基础上,为满足我国载人空间站工程需求研制的一款新型大型运载火箭。火箭全长约53.7米,拥有长20.5米、直径5.2米的国内最大整流罩,起飞重量约849吨,近地轨道运载能力达到25吨级,被专家称为发射问天实验舱的最佳选择。
最“重量级”的任务、最“重量级”的火箭,发射场的最佳选择也落在了海南文昌。
“在建设航天强国的新征程中,文昌发射场独具优势、堪当重任。”西昌卫星发射中心总工程师钟文安认为,文昌至少在4个方面具有独一无二的优势。
一是纬度低、发射效费比高,同等条件下能够使地球同步轨道运载能力提升15%以上;二是射向宽、安全性好,火箭射向1000公里范围内均为海域,残骸落区均在海上;三是海运便捷、可行性强,能够解决铁路、公路和空运均无法运输大尺寸火箭的难题;四是无毒无污染、绿色环保,是我国首个全面采用液氢、液氧、航空煤油等新型推进剂的发射场。同时,文昌发射场实现了我国近地轨道运载能力从10吨到25吨、地球同步轨道运载能力从5.5吨到14吨的跨越,大幅提升了我国进入太空的能力。
据介绍,中国空间站建造阶段最重要的3个舱段,即天和核心舱和问天、梦天两个实验舱的发射任务都由长五B火箭执行、在文昌发射场发射。在海南的山海之间,中国航天还将继续创造奇迹、刻下新的里程碑。
联袂为“零窗口”发射上“双保险”
尽管海南文昌发射场和“胖五”拥有诸多先天优势,但此次问天实验舱的发射任务意义重、载荷重、责任重,任何细节都不容有失。为此,这对“黄金搭档”做了大量准备工作,采用了一系列新技术,全力保障发射成功。
此次发射是首次执行快速交会对接任务,即问天实验舱需要与空间站天和核心舱进行快速交会对接,因此必须在规定时间分秒不差地发射,否则将无法到达指定位置,也就是常说的“零窗口”发射,这也是我国首个实施“零窗口”发射的大型低温火箭。
“为了确保万无一失,此次发射任务上了‘双保险’。”航天科技集团一院长五B火箭副总师娄路亮说,第一道“保险”来自火箭控制系统的“起飞时间修正技术”。尽管长五B火箭已经具备“零窗口”发射能力,但通过这项技术可将发射窗口扩宽至2分30秒。也就是说,即使火箭没能完全按照预定窗口发射,在2分30秒这个窗口时间里发射,都能通过后期的轨道修正精准完成入轨和交会对接。
第二道“保险”来自文昌发射场的流程优化。特别是“胖五”作为低温火箭,面临着低温推进剂加注问题和复杂的射前流程,实施“零窗口”发射相比常温火箭难度大得多。按原来的常规做法,各系统只能按时序完成射前指令。“就像面对逐题试卷限时竞答,一旦卡在前面简单的问题上,后面的题目分数很高却又不能做,显得束手束脚。”娄路亮这样比喻,为了和时间赛跑,通过对射前10分钟的发射流程进行优化,将各系统耦合性高的工作由“串联”变为“并联”,可以在距离点火2分30秒就完成了发射前各项准备工作,如果有问题就能早发现、早解决。
穿上“隔热汗衫”通过冰与火的考验
就像很多好搭档也存在矛盾一样,海南文昌发射场和“胖五”也有一个与生俱来的矛盾,在发射任务中亟待破解。
据介绍,长五B是大型低温火箭,其作为燃料的液氧温度达到-183摄氏度,液氢温度可达-253摄氏度,堪称火箭家族中的“冰墩墩”;而海南气候温暖,发射时又是高温天气,如何才能让“胖五”安全经受住冰火两重天的考验?
首先,设计人员为这个“巨无霸”设置了全程冷链运输。“如果不能保障全程冷链运输,金属一旦热胀冷缩,就会影响煤油贮箱的容量。”娄路亮介绍说,也就是在星罩组合体转运和火箭转运至发射区过程中,均有空调向罩内输送常温干燥空气,保障问天实验舱的舒适度。其次,这个“冰墩墩”在完成低温推进剂加注后要防止贮箱内部温度过高,因此采用隔热材料和工艺,在外层均设置了绝热层,就像披上了一身“隔热汗衫”,保持箭体内外温差较大的情况下维持低温环境。这不但能够有效减小贮箱内部温度升高,同时可以有效缓解箭体外部冷凝水的产生。
通过这些措施,文昌发射场和“胖五”这对好搭档解决了冰与火的矛盾,让问天实验舱始终处在“舒适”的温湿度环境中,拥有良好的“乘坐”体验。
(本报文城7月25日电)


