长征五号B遥三运载火箭

义项:中国长征五号B运载火箭第三次飞行任务火箭
长征五号B遥三运载火箭

长征五号B遥三运载火箭是中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院研制的大型低温液体运载火箭,为长征五号B运载火箭的第3发,专门用于发射中国空间站舱段[1][2]。2022 年 7 月 24 日 14 时 22 分,该火箭在文昌航天发射场点火升空,约 495 秒后将约 23 吨的问天实验舱送入预定轨道,这是长征五号B运载火箭首次执行“零窗口”发射任务[2][3]。

目录
  1. 定义
  2. 原理
  3. 发展历程
  4. 应用
  5. 局限
  6. 参见

定义

长征五号B遥三运载火箭是长征五号B运载火箭的第 3 发产品,任务代号中的“遥三”指该型火箭的第 3 次飞行[1]。它是一型采用液氢、液氧与煤油推进剂的大型运载火箭,全箭总长 53.7 米,芯一级直径 5 米,并联 4 个直径 3.35 米的助推器,起飞质量约 849 吨,近地轨道运载能力大于 22 吨,可用于 200 至 400 公里低轨道的大型航天器发射[4][5]。

该火箭由中国航天科技集团有限公司抓总,箭体由中国运载火箭技术研究院研制,载荷为问天实验舱,后者由中国空间技术研究院抓总研制[2]。它的任务定位是空间站舱段运输,与用于高轨发射的长征五号两级半构型火箭分属不同的任务谱系[5]。

原理

长征五号B采用一级半构型,即由芯一级与 4 个助推器组成,没有独立的二级,助推器承担“半级”的功能[4]。芯一级装设 2 台 50 吨级液氢液氧发动机,每枚助推器装设 2 台 120 吨级液氧煤油发动机,全箭起飞推力超过 1000 吨[1]。

一级半构型的全部发动机都在地面点火,飞行中不需要级间分离和高空发动机二次启动,环节减少使故障概率下降[6]。为容纳大型舱段,火箭配有长 20.5 米、直径 5.2 米、容积超过 345 立方米的整流罩,是当时国内尺寸最大的整流罩[7]。入轨阶段依靠制导技术持续修正弹道,实现大推力直接入轨,入轨精度可达米级[1]。

由于问天实验舱要与天和核心舱交会对接,发射时刻需分秒不差,任务采用起飞时间偏差修正技术,最大修正时间为 2.5 分钟;在 0 至 2.5 分钟内任一点火,火箭都能在飞行中自动修正偏差,把舱体送入预定轨道[3]。射前流程还预留了约 2.5 分钟的故障处置余量,使火箭在倒计时 2.5 分钟时已具备点火能力[3]。

发展历程

长征五号B火箭于 2011 年 11 月立项,与长征五号共享芯一级和助推器的多数关键技术;研制工作 2012 年全面展开,2018 年 11 月通过初样转试样评审,2020 年 1 月 19 日通过出厂评审[1][4]。2020 年 5 月 5 日,遥一火箭首飞成功,将新一代载人飞船试验船送入太空;2021 年 4 月 29 日,遥二火箭成功发射天和核心舱[6]。

遥三火箭于 2022 年 5 月 19 日由远望 21 号、远望 22 号火箭运输船从天津港起运,经渤海、黄海、东海、南海等海域航行后停靠海南文昌清澜港,随后转运至文昌航天发射场[8]。据中国载人航天工程办公室消息,火箭于 5 月 29 日完成出厂前全部研制工作并安全运抵发射场,与先期抵达的问天实验舱一同开展总装和测试[9]。

2022 年 7 月 18 日,火箭与问天实验舱组合体垂直转运至发射区[10]。7 月 24 日 14 时 22 分,火箭在文昌航天发射场点火升空,约 495 秒后问天实验舱与火箭分离并进入预定轨道,发射取得圆满成功[2]。这是中国载人航天工程立项实施以来的第 24 次飞行任务,也是长征五号B火箭首次执行“零窗口”发射[2][3]。

2022 年 7 月 25 日 3 时 13 分,问天实验舱对接于天和核心舱前向端口,交会对接历时约 13 小时,这是中国两个 20 吨级航天器首次在轨交会对接,也是空间站有航天员在轨驻留期间首次实施交会对接[11]。按监测分析,火箭末级残骸于 2022 年 7 月 31 日 0 时 55 分左右再入大气层,落区位于东经 119.0°、北纬 9.1°周边海域,绝大部分器件在再入过程中烧蚀销毁[12]。

应用

遥三火箭的唯一载荷是问天实验舱。该舱由工作舱、气闸舱和资源舱组成,轴长 17.9 米,最大直径 4.2 米,发射质量约 23 吨,主要用于支持航天员驻留、出舱活动和空间科学实验,并可作为天和核心舱的备份参与空间站管理[2]。它是中国空间站的第二个舱段,也是首个科学实验舱[2]。

为适应更重的载荷,研制队伍在生产工艺等方面对火箭实施了 30 多项改进,并对发射场地面设备做了检修与更换[6]。长征五号B系列此后继续承担梦天实验舱等舱段发射,形成面向空间站建造的固定发射能力;按规划,该型火箭还将用于发射大型空间巡天望远镜,并与远征系列上面级组合以支持多星组网发射[7]。

局限

一级半构型的代价是缺少独立的上面级,火箭只能在一次点火后直接入轨,适合近地轨道大型舱段,难以执行地球同步转移轨道等高轨任务;这类任务由长征五号等其他构型承担[5]。整流罩虽为国内最大,但其尺寸与运载能力仍受现有箭体模块组合的限制[7]。

“零窗口”发射对测发系统和气象条件要求很高,一旦错过窗口,需耗费代价调整轨道甚至等待下一个窗口重新组织发射[3]。起飞时间偏差修正技术只能覆盖 2.5 分钟以内的推迟,超出该范围仍会影响入轨精度[3]。此外,末级在完成入轨后处于不受控状态,其再入时间与落区只能通过监测预报,器件的烧蚀解体程度无法在设计阶段完全预定[12]。

参见

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