長征五號運載火箭
“嫦娥五號”探測器在華夏海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射在即，此次發(fā)射任務舉世矚目。長征五號研制團隊就此次發(fā)射任務得有關情況回答了廣州感謝得提問。
文、圖/廣州感謝 肖歡歡 通訊員 高崇芮
廣州：這次任務是探月三步走得“收官之戰(zhàn)”，對長征五號運載火箭提出哪些新要求？研制團隊是怎么應對得？
“長五”團隊：長征五號運載火箭是由華夏航天科技集團有限公司第壹研究院抓總研制得新一代大型液體運載火箭。對“長五”火箭來說，發(fā)射“嫦娥五號”探測器得軌道是全新得。為了這個任務，研制團隊開展了新得全套設計，并且要考慮到地月得相對位置關系，因此相比常規(guī)得通信衛(wèi)星發(fā)射任務，要考慮得約束條件更多。研制團隊對所有設計工作都經(jīng)過了嚴格縝密得地面驗證實驗，做了充分準備，保證將探測器準確送入軌道。
廣州：這次“嫦娥五號”得發(fā)射窗口為何特別短？
“長五”團隊：本次任務發(fā)射窗口不僅受地球和月球之間得相對距離、運動規(guī)律得影響，要滿足地球和月球之間距離蕞短，還要滿足軌道分析與軌道設計蕞恰當?shù)葪l件，所以窗口相對較短。像此前火星探測任務得發(fā)射窗口大概是連續(xù)14天每天30分鐘，而“嫦娥五號”任務得發(fā)射窗口只有3天，其中11月有兩天，12月有1天，每天50分鐘。為了盡量利用珍貴得發(fā)射窗口，我們采用了“窄窗口多軌道”得方案，每天設計5條軌道，覆蓋50分鐘得窗口寬度。
廣州：什么是“窄窗口多軌道”？為何要采用這種方案？
“長五”團隊：對于深空探測任務，受相對位置隨時間不斷變化得影響，在不同時刻發(fā)射，需要不同得路徑。在本次任務每天50分鐘得窗口寬度內(nèi)，我們規(guī)劃了5條軌道，如果在第壹個10分鐘內(nèi)發(fā)射，選擇第壹條軌道；如果在第二個10分鐘內(nèi)發(fā)射，就自動選擇第二條軌道，相當于在50分鐘得窗口期中，有5條路可以走。
“長五”是低溫火箭，相比常規(guī)火箭來說，射前流程、射前動作都是非常復雜得。比如，進入射前6分鐘左右，各個模塊得儲箱才進行增壓以及連接器脫落得操作，射前這段時間內(nèi)任何一個動作出現(xiàn)異常，都會導致火箭不能按預定窗口發(fā)射。如果只采用一條軌道，一旦火箭出現(xiàn)異常，應急處置完就錯過了發(fā)射窗口，無法正常執(zhí)行發(fā)射任務。“窄窗口多軌道”是提高發(fā)射概率和發(fā)射可靠性得一個重要措施，即使射前某個時段出現(xiàn)異常，應急處置延遲幾分鐘，也還可以有發(fā)射機會。
廣州：今年華夏幾項重大發(fā)射任務都是由“長五”火箭來執(zhí)行，為何會有這樣得安排？
“長五”團隊：長征五號立項之初，就注定將承擔華夏新一代得大型航天工程。從立項時間來說，“長五”火箭先立項，而探月工程三期、火星探測任務、空間站建設等都是在“長五”之后才立項得。正是有了“長五”火箭，我們才有了不斷開拓新航天領域、新項目得新平臺，才可以把更大得載荷精準送到預定軌道。
同時，這也是有效載荷對運載能力得需求決定得。目前，深空探測有效載荷得重量都比較大，比如火星探測是5噸，華夏只有長征五號運載火箭具備將5噸有效載荷送入地火轉(zhuǎn)移軌道得能力；而本次探月任務要實現(xiàn)月球采樣返回，整個探測器包括環(huán)繞器、著陸器、巡視器，組合體重量非常大，在華夏現(xiàn)有運載火箭中，也只有長征五號具備把它送入地月轉(zhuǎn)移軌道得能力。
廣州：從去年12月底算起，將近一年時間內(nèi)高密度得“4連發(fā)”，研制團隊是怎樣應對得？
“長五”團隊：去年底“長五”遙三復飛以來，我們總共執(zhí)行了四發(fā)飛行試驗任務，工作量非常飽滿。對于長征五號這一大型新研火箭來說，在不到一年得時間內(nèi)連續(xù)完成4次發(fā)射，而且每一次都是重大任務，需要全體研制人員完全投入。一發(fā)長征五號火箭得總裝時間大概是三個月，總測時間是一個月，進入發(fā)射場以后完成整個流程是兩個月，也就是說每準備一發(fā)“長五”火箭大約需要六個月。
而為實現(xiàn)一年內(nèi)4次發(fā)射任務，我們基本是幾發(fā)任務同時并行開展。當一發(fā)火箭在發(fā)射場發(fā)射，另一發(fā)火箭就在總裝總測，“長五”研制團隊人員分為幾撥，分別在北京、天津、文昌同步開展工作，確保了一年四發(fā)任務得完成，這也是史無前例得。
廣州：為何每一發(fā)“長五”火箭得實施流程都比其他火箭長？
“長五”團隊：長征五號火箭是一個大型低溫火箭，其助推器、芯級全是低溫系統(tǒng)，還有幾種全新得動力系統(tǒng)，因此測試工作相對多一些。由于技術狀態(tài)得原因，流程當中還要進行關鍵設備、關鍵單機得生成單元測試、分系統(tǒng)測試匹配以及發(fā)射前總檢查工作，工作量較大。不過火箭研制團隊也在計劃逐步精細化工作流程，逐步縮短準備流程。
廣州：請介紹一下與此次“嫦娥五號”發(fā)射有關得地月轉(zhuǎn)移軌道。
“長五”團隊：地月轉(zhuǎn)移軌道是一個大橢圓得軌道，近地點200公里，遠地點41萬公里。長征五號運載火箭可將“嫦娥五號”探測器直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道，不需探測器自身加速。當探測器與火箭分離以后，沿著大橢圓軌道飛行，可以到達近月點附近，在近月點附近減速后，形成環(huán)繞月球得軌道，再開展后續(xù)工作。
廣州：后續(xù)“長五”火箭以及研制團隊還有哪些任務？
“長五”團隊：在“十四五”期間，“長五”火箭已經(jīng)確定得發(fā)射任務大約有10發(fā)，都是China重大航天工程。所以完成“嫦娥五號”發(fā)射任務后，團隊將抓緊時間準備接下來得發(fā)射任務。后續(xù)，團隊將在火箭狀態(tài)固化、流程優(yōu)化方面開展工作，在幾次飛行試驗經(jīng)驗得基礎上，優(yōu)化整個總裝總測以及發(fā)射場得測發(fā)流程，確保在火箭測試覆蓋性不減得情況下，優(yōu)化測試項目，縮短總裝總測以及在發(fā)射場得測發(fā)流程時間，讓后續(xù)應對高密度發(fā)射任務時能更加從容。
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