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胖五送天堂 为什么火星探索只能依靠长征五号?

《新京报》报道,7月23日12时41分,长征五号丁运载火箭在海南文昌航天发射场发射。经过大约2180秒的飞行,完成了中国首次火星探测任务的探测器——“田文一号”成功地进入预定轨道。

长征五号火箭由航天科技集团公司下属的中国运载火箭技术研究院研制,是中国最高、最大、最强的火箭。长征五号火箭的起飞质量约为870吨,在低地球轨道上的运载能力为25吨,在地球同步转移轨道上的运载能力为14吨,将中国的火箭送入包括美国和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营。

这是长征五号系列运载火箭的第五次发射任务,也是首次应用发射任务。长征五号运载火箭将用于中国未来的载人空间站建设、第三阶段探月工程和火星探测任务。

长征五号火箭。照片由国家航天局提供

飞出中国火箭最快速度

在这次发射中,长征五号远程四枚火箭加速到了11.2公里/秒以上的速度,然后完成了分离,直接将探测器送入了地球火转移轨道,开始了火星之旅。火箭的最后一级相当于太阳系的人造行星,它将围绕太阳运行。

当宇宙飞船达到每秒11.2公里的第二宇宙速度时,它可以完全摆脱地球引力,去太阳系的其他行星或小行星。因此,第二宇宙速度也被称为“逃逸速度”。这是长征五号火箭第一次达到并超过了第二宇宙速度,跑出了中国运载火箭的最快速度。

从去年底到今年5月,长征5号远程3号火箭和长征5号乙远程1号火箭连续成功发射,标志着长征5号火箭的关键技术瓶颈已经完全克服,各种火箭系统的正确性和协调性得到充分验证,火箭的可靠性水平进一步提高。应用发射任务意味着长征五号火箭正式开始服役。

这项任务创造了中国深空探测器重量的新记录。田文1号重近5吨,由包装纸、登陆器和巡逻机组成。它比嫦娥四号月球探测器重一吨多,是目前中国发射的最重的深空探测器。在世界范围内,只有少数火星探测器达到这个重量。

发射深空探测器,需要火箭提供足够的发射能量和获得足够的初速度。在长征五号火箭之前,当时运载能力最强的长征三号乙火箭可向地面火力转移轨道发射约2吨探测器,长征五号地面火力转移轨道的发射能力超过5吨。因此,发射像田文一号这样的大型探测器,只有‘庞武’才能胜任。

长征五号火箭。照片由国家航天局提供

唯一可胜任三类任务的火箭

到目前为止,长征五号系列运载火箭已经完成了高轨道卫星、载人飞船试验船和深空探测器三种航天器的发射,成为长征系列火箭中唯一能够完成三种任务的火箭。

在高轨道发射大型卫星方面,长征五号火箭将中国地球同步转移轨道的运载能力从5.5吨提高到14吨,能够满足新一代卫星平台的发射要求。与长征三号甲系列火箭一起,它形成了发射高轨道卫星的能力阶梯。

长征五号火箭总设计师董力表示,中国未来的高轨道卫星重量可达8吨左右,这只能由长征五号火箭发射。同时,长征五号火箭通过适当的末级,还可以同时发射两颗5.5吨重的高轨道卫星,形式为一箭双星。

长征五号火箭将中国深空探测的目标从月球扩展到太阳系的行星。此前,长征三号甲系列火箭承担了发射月球探测器的任务,并先后从嫦娥一号发射到嫦娥四号。但是,在进一步的深空探测和更重的探测器发射任务中,长征五号的优势更加突出。长征五号火箭可以将5吨重的载荷送入地球火转移轨道,足以搭载登陆器和巡逻机,一次发射就可以实现火星的三种探测:盘旋、降落和巡逻机。

从明年开始,长征五号乙火箭将成为中国空间站核心舱和实验舱的“专列”。长征五号乙运载火箭和长征五号火箭属于长征五号系列火箭,是为建造载人空间站而专门研制的。它拥有中国最大的整流罩,长20.5米,在低地球轨道上的运载能力达到25吨。它将在接下来的两到三年内完成中国空间站舱的发射。

长征五号火箭。照片由国家航天局提供

任务前瞻:即将执行嫦娥五号与空间站任务

从去年年底开始,“胖五”系列迎来了自诞生以来的第一轮高密度发射。

记者从火箭学院了解到,根据计划,长征五号运载火箭也将于今年发射,嫦娥五号探测器将送入地月转移轨道,完成中国首次月球取样返回任务。

2021年第一季度,长征五号乙火箭将再次发射空间站的核心模块。从2019年12月到2021年第一季度的15个月中,长征5号系列火箭将发射5次。

第一航天科技研究院长征五号火箭副总设计师楼陆良说,长征五号火箭的工作量比较大,标准周期是每57-58天一次任务。下一个任务时间很紧。从去年10月,长武B号遥控三次进场,到明年,长武B号遥控二次发射空间站的核心舱,一年半内还有五次任务。对于长武来说,它已经是高密度了。

近年来,高密度发射已成为中国航天工业的常态,在2018年和2019年连续两年位居世界第一。然而,以长征三号甲系列火箭和长征二号丙系列火箭为代表的“黄金火箭”完成了大部分发射任务,新一代运载火箭的数量并不高。

长征五号系列火箭迎来了高密度发射,发射了新的信号。首先,长征五号火箭作为我国最大、最复杂的火箭,其高密度发射意味着产品生产、装配测试、技术管理、后勤保障等方面的水平得到全面提升,具有较强的发射能力。同时,长征五号成为进入高密度发射的新一代运载火箭的第一款,这也标志着新一代火箭正逐步走向舞台的中心。

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