2020年5月5日18时,中国新型长征5B大型运载火箭携带着中国新一代载人飞船试验船,从位于海南的文昌火箭发射场顺利升空,经过489秒的飞行,火箭成功将试验飞船送入预定轨道,这次发射取得了圆满成功,实现了空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开了中国载人航天工程“第三步”任务序幕。
这次发射是长5B火箭的首次飞行,也是中国未来载人航天工程发展的重要节点,因此引发了社会各界的广泛关注。这两种新型航天器将为中国后续航天活动的开展提供坚强保障。
长征5B型火箭,是在长征5型火箭基础上发展的改进型号,总长53.7米,起飞重量849吨,比长五火箭短3米多,发射重量轻30吨左右。与长五相比,长五B将原二级半设计更改为一级半设计,同时扩大了入轨段的长度,所以可以携带尺寸更大的航天器。由于取消了第二级,相应就减少了第二级火箭发动机和燃料箱的重量,可以增加更多的载荷。同时由于没有第二级,火箭结构更加简单,升空后只需进行一次星箭分离,不像长五火箭那样需要进行一二级分离,星箭分离这样的两次分离过程,也减小了发生故障的几率,提高火箭的整体可靠性。
长五B火箭由于没有第二级,动力段推进时间会相应缩短,所以发射高度比长五火箭要低,主要适用于进行大型低轨道航天器的发射任务,比如体积大、重量大的大型空间站各种分段,是国产火箭中低轨发射能力最大的火箭,其最大载荷重量为22吨。由于该火箭是直接使用一级火箭将载荷送入轨道的,没有二级火箭那样可以进行调整的余量,所以对火箭发射的精度提出了很高要求,这次发射成功也证明中国在这方面的研究已经取得了成功。
这次长5B携带的中国新一代载人飞船试验船,是中国未来航天载人工程的主要载具。
中国第一代载人飞船神舟飞船,至今已经进行了11次发射,共计将14人次航天员送入太空,并完成了太空行走,空间站对接等一系列载人航天试验任务。神舟飞船采用三舱式设计,飞船从前到后依次是轨道舱,返回舱和推进舱。飞船在太空中是处于三舱一体的状态,在返回地球时先抛弃轨道舱,随后在完成太空减速以后抛弃推进舱,宇航员搭乘返回舱回到地面。神舟飞船组合体总长7.89米,重量约8吨。
神舟飞船之所以采用三舱式设计,是因为其返回舱直径只有2.4米,空间非常狭小,除了三名宇航员的座椅和相应的飞船控制面板以外,舱门几乎没有其他空间,对于需要进行长时间太空飞行任务来说,没有足够的空间安装生命维持系统和科研设备。所以在返回舱之外再增加一个轨道舱,用于安装太空飞行所必须的各种设备。如果把返回舱比作家里的卧室,那么轨道舱就是家里的客厅和书房。宇航员在发射和回收的阶段都是待在返回舱中,在太空飞行中则在轨道舱中活动。与其他国家在返回时直接抛弃轨道舱的做法不同,中国的轨道舱在宇航员返回地球以后会充当一颗在轨卫星的角色,继续运行半年左右的时间,开展各项无人科研工作。
中国新一代载人飞船将飞船的直径大大扩大,从2.4米扩大到4.5米,这样其内部空间就扩大了数倍,达到13立方米,有了这么大的空间,其载人飞行的最大载人量从3人增加到7人,同时可以安装更多科研设备。返回舱有了足够的空间,就不需要再设计额外的轨道舱了,这样整个飞船的结构就简单了很多,还具备了客货兼具的能力,具备上行运货4吨,下行运货2.5吨的能力。
新一代载人飞船是一种模块化通用飞船,可以根据不同的任务需要进行不同的配置,其任务灵活性和运载能力将比神舟飞船有极大提升。新飞船还在返回舱重复利用方面开展了相关设计,其用于抵御再入时高温的隔热板为可更换的设计,在返回舱返回地球后,只需进行相应的维修就可以进行重复发射,大大节约了成本。
新一代飞船直径4.5米,长7.23米,重量达到14吨,在轨使用寿命从神舟飞船的半年提高到2-3年。同时,新飞船还将研制20吨重量的型号,将大幅增加推进舱的燃料携带量,可用于进行载人登月飞行。
新飞船未来将使用长征7号火箭的专用载人版本进行发射,这次使用长五B发射,除了搭载新的载人飞船试验船以外,还同时搭载了柔性充气式货物返回舱试验舱,突破了大尺寸整流罩分离技术、大直径舱箭分离技术、大推力直接如轨偏差精确控制技术等一系列新技术,为中国空间站在轨建造任务奠定了重要基础。