力度、速度、精度——三个维度带你看长五B火箭

　　10月31日，由中国运载火箭技术研究院（中国航天科技集团有限公司所属，以下简称“火箭院”）抓总研制的长征五号B运载火箭（以下简称“长五B火箭”）将梦天实验舱准确送入预定轨道，发射取得圆满成功。回望中国空间站建造历程，你对哪些时刻印象深刻？

　　要知道，空间站舱段重量和体积都比一般的卫星大得多。问天实验舱是全世界现役最大、最重的在轨单体航天器，梦天实验舱的起飞重量也超过23吨。要把这些“大家伙”送到位于距离地球约400千米近地轨道的空间站，其所搭载的长五B火箭就需要具备极大推力。

　　为此，长五B火箭配备了8台120吨级的液氧煤油发动机，里面的最高压强有500个大气压，在火箭院设计专家看来，这就“相当于把黄浦江的水直接抽到5000米高的青藏高原”（即将海平面的水抽到垂直海拔高度5000米的高空），可以称得上是“力拔山河”。此外，两台50吨级的氢氧发动机因其比冲高的特点，使火箭能够以较少的燃料获得较大的推力。

　　专家介绍，长五B火箭将我国长征系列火箭近地轨道的运载能力由9吨提升至25吨，充分挖掘了新型发动机的工作潜力，这些发动机能够为火箭提供超过1000吨的起飞推力。

　　我国现役火箭都是多级火箭，多级火箭往往先通过下面级火箭点火加速，再通过上面级的火箭调节入轨的姿态和入轨精度。这就好比长跑一样，不同级次的火箭分别承担“起跑、加速跑、冲刺跑、撞线跑”的“接力”过程。

　　而长五Ｂ火箭，是只用一级半火箭直接入轨，从点火到入轨一气呵成、“一步登天”，它是我国现役运载火箭中唯一一款一级半直接入轨的火箭，进一步丰富和完善了新一代运载火箭的型谱。

　　同时，空间站和舱段在数百公里外的太空高速绕地飞行，要确保舱段与空间站精准对接，火箭的发射时间误差必须控制在1秒以内，任何一个误差，都有可能使火箭搭载的乘客“错过”站。这就要求长五B火箭点火发射“疾如闪电”“说打就打”——即低温火箭“零窗口”发射技术。

　　为了和时间赛跑，长五Ｂ火箭设计团队开展了适应“零窗口”发射要求的射前流程优化改进，对全箭射前流程环节、可优化内容及发射窗口整体前移的有关影响开展专题确认。

　　在航天发射中，任何一个小的干扰，都会带来巨大影响，地面差之毫厘，太空就可能失之千里。专家介绍，作为我国大型低温氢氧火箭，长五B火箭执行交会对接任务的难度，“就好比在广袤宇宙中穿针引线，在方寸毫厘间精益求精”。

　　为了将梦天实验舱准时送到指定的轨道位置上，首先需要为它设计一条飞行弹道。火箭院总体部火箭弹道设计组组长刘银解释：“火箭弹道设计，就是火箭有一种运动最优路径，能把有效载荷送到预想的那条轨道上去，从而满足它的整个空间轨道要求。”给长五B设计的这条弹道，是一条最理想的飞行路线，燃料消耗最少，入轨精度最高。

　　然而，想要完美实现这条“理想”弹道，却存在大量难题。首先，交会对接任务就像移动打靶，太空里的轨道位置已经确定，但是地球在不停地自转，火箭的位置也在不停地发生变化。经过严密计算，只有在某一时刻发射升空，火箭才能按照这条“最优路径”飞行，实现高精度的“移动打靶”。这就意味着发射前的准备必须分毫不差，难度可想而知。

　　点火后，火箭依靠更先进的制导技术不断调整弹道，直奔空间站。“就好比投出去的篮球能按照篮框位置、球场风速、气流和温度等的变化，不断修正自己的前进轨迹，直奔篮筐而去。”科普专家钱航说，长五B火箭创新运用了姿态控制增益优化和复合制导方法，从而提高了姿态控制精度。