為了“奔火”，“胖五”有多拼

姜哲 邱晨輝

7月23日，“胖五”即長征五號遙四運載火箭成功將我國首個火星探測器送入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。從火箭起飛到探測器入軌，“胖五”的飛行過程約有2167秒。可別小看這半個來鐘頭，為了確保完成任務，這個由中國航天科技集團一院抓總研制的火箭可是做了精心的準備。

為了“奔火”，它到底有多拼？記者采訪了中國航天科技集團一院火箭研制專家。

根據(jù)發(fā)射任務要求，“胖五”需要托舉火星探測器加速到每秒11.2公里以上的速度，將探測器直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道，開啟奔向火星的旅程。這一速度被稱為第二宇宙速度，也被稱為“逃逸速度”。航天器只有達到該速度，才能完全擺脫地球引力，飛向太陽系內(nèi)的其他行星。

此前在發(fā)射月球探測器時，長征三號乙運載火箭曾經(jīng)飛出每秒10公里以上的速度。此次“胖五”發(fā)射天問一號探測器，在國內(nèi)首次達到并超過第二宇宙速度，飛出了中國運載火箭的最快速度。

一院專家告訴記者，對于普通發(fā)射任務，1個發(fā)射窗口只需要設(shè)計1條火箭發(fā)射軌道。此次任務則不同。

如果把發(fā)射比作打靶，發(fā)射天問一號探測器就是在打移動靶，因為地球和火星的相對位置在不斷變化，只有不斷調(diào)整發(fā)射軌道，才能讓探測器入軌更精確，在“奔火”過程中節(jié)約燃料。

為此，一院研制團隊對“胖五”的軌道進行了精細化的“窄窗口多軌道”設(shè)計。

據(jù)測算，此次發(fā)射任務有連續(xù)14天的窗口期，每天的發(fā)射窗口寬度為30分鐘。研制人員將30分鐘的發(fā)射窗口細分成3個寬度為10分鐘的發(fā)射窗口，分別設(shè)計發(fā)射軌道，將軌道偏差控制在極小范圍內(nèi)。任務中，通過軟件還可以實現(xiàn)發(fā)射軌道的自動切換選擇。

長征五號火箭總指揮王玨說，一次發(fā)射設(shè)計如此多的發(fā)射軌道，這在中國航天史上絕無僅有。

在“胖五”飛行的2000多秒里，需要經(jīng)歷多個重要飛行時序——

“胖五”捆綁了4個助推器，主要用于在起飛階段及一級飛行前期提供推力。起飛后約3分鐘，助推器與火箭分離。飛行約6分鐘后，整流罩分離。整流罩主要用于保護探測器免受火箭上升過程中的氣動力、氣動加熱及聲振等有害環(huán)境影響。整流罩分離時，火箭已經(jīng)基本飛出大氣層，進入太空。

王玨說，飛行約8分鐘后，火箭一二級分離，二級發(fā)動機第一次點火，繼續(xù)加速。二級發(fā)動機第一次加速過程大約持續(xù)3.5分鐘，之后二級發(fā)動機第一次關(guān)機，進入大約16分鐘的滑行階段。長時間滑行技術(shù)，已經(jīng)在長征五號遙三火箭發(fā)射中進行了驗證。

此后，火箭二級發(fā)動機第二次點火，完成最后的“沖刺”，持續(xù)時間約為7.5分鐘。二級發(fā)動機第二次關(guān)機后，“胖五”還需要完成速度修正、姿態(tài)調(diào)整等過程，最終將探測器送入地火轉(zhuǎn)移軌道。

更值得一提的是，“胖五”是我國第一型開展全要素、全過程、全生命周期工作策劃的運載火箭，風險管控工作貫穿于型號研制全生命周期的各個階段和環(huán)節(jié)。王玨說，此次任務從設(shè)計風險、產(chǎn)品風險、操作風險和管理風險四個方面，全面識別風險源，梳理并分析火箭可能存在的風險項目，并從設(shè)計、分析、試驗、管理上采取了22項措施，將風險降至最低。

他告訴記者，“胖五”研制過程中，研制團隊將設(shè)計特性分析與控制確認作為產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性的重要判據(jù)，在產(chǎn)品驗收環(huán)節(jié)進行了重點檢查。經(jīng)過檢查，全箭共識別設(shè)計特性3萬余項，并通過實測數(shù)據(jù)、驗收復測、直接旁證等6種控制措施全部進行了控制確認，有效管控了火箭產(chǎn)品質(zhì)量。

現(xiàn)在，你知道“胖五”有多拼了嗎？

（本組文章均摘自7月24日《中國青年報》）