7月24日，搭載空間站問天實(shí)驗(yàn)艙的長征五號B遙三運(yùn)載火箭（以下簡稱“長五B”），在文昌航天發(fā)射場升空，這是中國大型低溫氫氧火箭首次執(zhí)行交會(huì)對接任務(wù)，難度堪比在太空“穿針引線”。為此，長五B火箭從優(yōu)化射前流程、拓展發(fā)射窗口、釋放運(yùn)載能力等方面進(jìn)行性能改進(jìn)提升，全力保障任務(wù)圓滿成功。

(資料圖)

問天實(shí)驗(yàn)艙和天和核心艙要通過交會(huì)對接，在軌進(jìn)行組裝，要求火箭“零窗口”發(fā)射。長五B作為低溫火箭，面臨著低溫推進(jìn)劑加注問題和復(fù)雜的射前流程，實(shí)施“零窗口”發(fā)射相比常溫火箭難度大得多。

為了和時(shí)間賽跑，火箭設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開展了適應(yīng)“零窗口”發(fā)射要求的射前流程優(yōu)化改進(jìn)，對全箭射前流程環(huán)節(jié)、可優(yōu)化內(nèi)容及發(fā)射窗口整體前移的有關(guān)影響開展專題確認(rèn)。

長五B火箭總體副主任設(shè)計(jì)師劉秉介紹，“我們將各系統(tǒng)耦合性高的工作由‘串聯(lián)’變?yōu)椤⒙?lián)’，為火箭發(fā)射前預(yù)留了2分半的故障處理時(shí)間，一旦在點(diǎn)火前暴露問題，可以有充足的時(shí)間來反應(yīng)”。

執(zhí)行快速交會(huì)對接任務(wù)，要求火箭以更高的發(fā)射和飛行可靠性實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)射、準(zhǔn)確入軌，將問天實(shí)驗(yàn)艙送入與核心艙共面、共軌的轉(zhuǎn)移軌道。

發(fā)射問天實(shí)驗(yàn)艙就像火車到站——在以前，乘客需要“追火車”找車廂，到了高鐵時(shí)代，上火車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)對標(biāo)。從“追火車”到“乘高鐵”，入軌精度偏差縮小為空間站艙段交會(huì)對接提供了更好的保障，也對火箭的動(dòng)力、結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)偏差控制水平提出了更高要求。

航天發(fā)射是火箭、發(fā)射場、地面等系統(tǒng)協(xié)同的最終體現(xiàn)。長五B火箭軌道設(shè)計(jì)師王建明介紹，“‘窄窗口’點(diǎn)火可以提升火箭點(diǎn)火可靠性，但由于地球是不斷自轉(zhuǎn)的，為克服地球自轉(zhuǎn)影響，則需要通過箭上具備起飛時(shí)刻偏差修正能力”。

點(diǎn)火后，火箭依靠更先進(jìn)的制導(dǎo)技術(shù)不斷調(diào)整彈道，直奔空間站。長五B創(chuàng)新運(yùn)用姿態(tài)控制增益優(yōu)化和復(fù)合制導(dǎo)方法，從而提高了火箭姿態(tài)控制精度。

“就好比投出去的籃球按照籃筐位置、球場風(fēng)速、氣流和溫度等變化不斷修正前進(jìn)軌跡，直奔籃筐而去?！笨破諏＜义X航說，“長五B這輛‘汽車’重達(dá)數(shù)百噸，時(shí)速不可估量，要做到‘自動(dòng)駕駛’可不容易?！?/p>

作為目前中國近地軌道運(yùn)載能力最大的火箭，長五B近地軌道運(yùn)載能力超過23噸，托舉2022年最“重”載荷——問天實(shí)驗(yàn)艙演繹了浪漫的“太空之吻”。

這是空間站首次在有人的狀態(tài)下迎接航天器的來訪。問天實(shí)驗(yàn)艙采用快速交會(huì)對接的方式與空間站天和核心艙對接形成組合體，需要艙段消耗燃料來變軌滿足對接要求，會(huì)造成運(yùn)載能力的損失。

為了能搭載更多的推進(jìn)劑、生活物資等維持空間站在軌運(yùn)營，長五B團(tuán)隊(duì)對火箭的運(yùn)載能力進(jìn)一步評估、折算，扔掉箭體中的“累贅”，為火箭釋放了更大的運(yùn)載能力。

“如果把發(fā)射火箭比作游客出行，那么以前就是出遠(yuǎn)門，需要攜帶大包小裹，現(xiàn)在更像是臨時(shí)出差，輕輕松松帶上必備物品就可以出發(fā)了。”劉秉比喻道。(立風(fēng) 董佳瑩)