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筑夢“天宮”|發(fā)射最重載荷,空間站“專屬座駕”如何做到?
三戰(zhàn)三捷!
10月31日,在中國文昌航天發(fā)射場,由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院抓總研制的長征五號B遙四運載火箭成功將我國空間站第三個艙段,也是我國迄今為止發(fā)射的最重載荷——夢天實驗艙發(fā)射至預(yù)定軌道。

長征五號B遙四運載火箭。圖片來源:中國運載火箭技術(shù)研究院。
托舉我國迄今為止重量最大載荷進入太空
作為人類歷史上規(guī)模最大的航天器,空間站代表了當今航天領(lǐng)域最全面、最復雜、最先進和最綜合的科學技術(shù)成果,是一國航天實力的重要體現(xiàn)之一??臻g站建造任務(wù)是我國載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的最后一步,也是工程實施中最復雜的一步。圓滿完成空間站建造任務(wù)對于載人航天長遠發(fā)展和空間站長期運營具有重大意義。
作為專門為載人航天工程空間站建設(shè)而研制的新型運載火箭,長征五號B運載火箭(以下簡稱“長五B火箭”)已相繼完成了天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙的發(fā)射任務(wù)?!按舜伟l(fā)射夢天實驗艙與核心艙對接,助力空間站三個艙段形成‘T’字基本構(gòu)型,完成天宮空間站基本構(gòu)型建造,為后續(xù)空間站運營階段的工作奠定堅實基礎(chǔ),意義重大?!?中國運載火箭技術(shù)研究院火箭院(以下簡稱“火箭院”)總體設(shè)計部科普專家錢航指出。
據(jù)悉,今年年底,長征七號和長征二號F火箭將分別發(fā)射天舟五號貨運飛船、神舟十五號載人飛船,實現(xiàn)空間站建造階段所有既定任務(wù)。
長五B火箭是我國目前近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭,近地軌道運載能力達到25噸級,我國空間站的三個艙段重量均超過22噸,其中夢天實驗艙是我國迄今為止重量最大的載荷,約為23.3噸,因此,長五B火箭是發(fā)射空間站艙段的最佳選擇。
火箭院長五火箭副總設(shè)計師黃兵介紹,為滿足空間站大艙段發(fā)射任務(wù)要求,長五B火箭突破了多項關(guān)鍵技術(shù),其中包括20.5米國內(nèi)最大整流罩分離技術(shù)、4.1米大直徑艙箭連接分離技術(shù)、大推力直接入軌偏差精確控制技術(shù)等,并將發(fā)射窗口由“零窗口”拓展為±2.5分鐘的“窄窗口”。
“本次任務(wù)火箭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)較上一發(fā)沒有較大變化。型號隊伍根據(jù)夢天實驗艙操作需求,對整流罩外部操作開口進行了適應(yīng)性匹配。此外,在軌道方面也對滿足夢天實驗艙入軌的需求進行了軌道的設(shè)計,以及入軌精度的詳細評估。” 火箭院長五B火箭結(jié)構(gòu)總體設(shè)計師王乾介紹說。
質(zhì)量永遠是金字招牌9月份的海南文昌航天發(fā)射場熱浪翻滾,長五B遙四火箭靜靜佇立在測試廠房,火箭院長五B火箭動力系統(tǒng)總體副主任設(shè)計師于子文手持平板電腦,一項項地確認動力系統(tǒng)每件產(chǎn)品的狀態(tài)。平板電腦里的產(chǎn)品質(zhì)量確認表是于子文和同事們在長五B遙三任務(wù)后又進一步完善的,細化了質(zhì)量確認的因素近百條。
火箭動力系統(tǒng)是長五B火箭擎艙“神力”的來源,牽涉眾多,核心是發(fā)動機,上下游連著增壓輸送系統(tǒng)、地面供氣供液系統(tǒng)、動力測控系統(tǒng)等,涉及儀器設(shè)備、線纜儀表等千千萬萬,是研制團隊一直關(guān)注的重點。于子文和同事們明白,只有確認好動力系統(tǒng)每一個產(chǎn)品的質(zhì)量,才能保證動力系統(tǒng)有完美表現(xiàn)。
不只是動力系統(tǒng),長五B火箭整個研制團隊用“4M方法”、精細化流程管理體系、“7+7質(zhì)量管理”、設(shè)計特性全集等質(zhì)量管理方法,在一次次發(fā)射過程中持續(xù)細化著火箭各種預(yù)案與產(chǎn)品質(zhì)量確認要素,不斷推動長五B火箭走向成熟。
10月25日,夢天實驗艙與長五B遙四火箭組合體轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。箭已在弦,距離發(fā)射的日子越來越近了,發(fā)射隊全體隊員也愈發(fā)忙碌起來?;鸺旱孛姘l(fā)射支持系統(tǒng)主任設(shè)計師田青亞忙完接口確認,從發(fā)射臺上下來她和同事們草草扒了幾口飯,休息片刻,就要投入到下午的測試和產(chǎn)品狀態(tài)確認中。
田青亞說:“很多人第一次登上發(fā)射臺的時候都有些害怕,我也是,但確認好每一件產(chǎn)品質(zhì)量的決心和責任感讓我們戰(zhàn)勝了恐懼,現(xiàn)在我們都能在上面如履平地了?!睘榱舜_認產(chǎn)品質(zhì)量,發(fā)射隊員在高高的發(fā)射臺上爬上爬下,烈日高溫、披星戴月的辛苦,都比不過親眼見到產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)時的放心重要。
完成天和核心艙發(fā)射任務(wù)后,長五B火箭發(fā)射臺及地面設(shè)備經(jīng)歷了一次中修,產(chǎn)品返修、關(guān)鍵元器件更換、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)恢復、系統(tǒng)匹配測試……地面發(fā)射支持系統(tǒng)的隊員們將地面設(shè)備狀態(tài)進行了一一確認,對薄弱環(huán)節(jié)進行了改進和可靠性提升。后續(xù),他們還開展了風險辨識與管控,對進入發(fā)射流程幾百套設(shè)備動作的全使用流程進行了細致分析、驗證,確保產(chǎn)品狀態(tài)滿足任務(wù)需求。
站在又一次發(fā)射成功的時點回望,2021年5月5日,長五B火箭首飛成功,開啟了長征系列運載火箭連勝的新起點。過硬產(chǎn)品質(zhì)量永遠是長征系列火箭的金字招牌,在這一歷程中,長五B火箭研制團隊用自己的智慧與汗水換來火箭扎扎實實的4次成功,也在全黨掀起學習貫徹黨的二十大精神的熱潮中,向黨和人民交上了一份滿意的答卷。
將逐步進入高密度發(fā)射目前,長五系列火箭圓滿完成了以空間站建造、探火、探月為代表的一系列國家重大工程任務(wù),驗證了火箭的可靠性。
黃兵介紹,長五系列火箭連續(xù)成功發(fā)射的高可靠性也得到了客戶的青睞。未來,我國一系列大型衛(wèi)星等將逐步立項研制,長五系列火箭也將逐步進入高密度發(fā)射狀態(tài)。預(yù)計到2024年,發(fā)射需求將達到每年4至5發(fā)。對此,型號隊伍將總結(jié)以往任務(wù)經(jīng)驗,對火箭總裝、總測、發(fā)射等全流程和人員配置進行優(yōu)化,進一步縮短任務(wù)周期。
據(jù)了解,長五B還將承擔中國第一個大型空間巡天望遠鏡發(fā)射任務(wù),屆時與空間站共軌飛行,開展更多的宇宙空間探測和前沿科學研究,未來還將與遠征系列上面級形成組合,形成多星組網(wǎng)發(fā)射的能力,充分發(fā)揮運載能力大、單位有效載荷經(jīng)濟性好的優(yōu)勢,滿足國家不同發(fā)射任務(wù)的需求。
今年4月,中國載人航天辦公室披露稱,明年我們計劃發(fā)射我國首個大型空間巡天望遠鏡,開展廣域巡天觀測,將在宇宙結(jié)構(gòu)形成和演化、暗物質(zhì)和暗能量、系外行星與太陽系天體等方面開展前沿科學研究,有望取得一批重大創(chuàng)新成果。該望遠鏡計劃在2024年前后投入科學運行。





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