7月24日，搭載空間站問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭（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)行交會對接任務，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、釋放運載能力等方面進行性能改進提升，全力保障任務圓滿成功。

(資料圖)

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

為了和時間賽跑，火箭設計團隊開展了適應“零窗口”發(fā)射要求的射前流程優(yōu)化改進，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影響開展專題確認。

長五B火箭總體副主任設計師劉秉介紹，“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)射前預留了2分半的故障處理時間，一旦在點火前暴露問題，可以有充足的時間來反應”。

執(zhí)行快速交會對接任務，要求火箭以更高的發(fā)射和飛行可靠性實現(xiàn)準點發(fā)射、準確入軌，將問天實驗艙送入與核心艙共面、共軌的轉(zhuǎn)移軌道。

發(fā)射問天實驗艙就像火車到站——在以前，乘客需要“追火車”找車廂，到了高鐵時代，上火車已經(jīng)實現(xiàn)了精準對標。從“追火車”到“乘高鐵”，入軌精度偏差縮小為空間站艙段交會對接提供了更好的保障，也對火箭的動力、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火箭軌道設計師王建明介紹，“‘窄窗口’點火可以提升火箭點火可靠性，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刻偏差修正能力”。

點火后，火箭依靠更先進的制導技術(shù)不斷調(diào)整彈道，直奔空間站。長五B創(chuàng)新運用姿態(tài)控制增益優(yōu)化和復合制導方法，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、球場風速、氣流和溫度等變化不斷修正前進軌跡，直奔籃筐而去。”科普專家錢航說，“長五B這輛‘汽車’重達數(shù)百噸，時速不可估量，要做到‘自動駕駛’可不容易。”

作為目前中國近地軌道運載能力最大的火箭，長五B近地軌道運載能力超過23噸，托舉2022年最“重”載荷——問天實驗艙演繹了浪漫的“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。問天實驗艙采用快速交會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，會造成運載能力的損失。

為了能搭載更多的推進劑、生活物資等維持空間站在軌運營，長五B團隊對火箭的運載能力進一步評估、折算，扔掉箭體中的“累贅”，為火箭釋放了更大的運載能力。

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