7月23日12時41分，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙四運載火箭成功發(fā)射首次火星探測任務天問一號探測器，火箭成功將探測器送入預定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國行星探測第一步。天問一號探測器將在地火轉移軌道飛行約7個月后，到達火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進入環(huán)火軌道，并擇機開展著陸、巡視等任務，進行火星科學探測。

這是長征五號系列運載火箭的第五次發(fā)射任務，是2020年第二次執(zhí)行發(fā)射，也是首次執(zhí)行應用性發(fā)射任務。在“胖五”的強勁助力下，“天問一號”任務火星探測器正式踏上火星征途。

飛出最快速度，“胖五”開啟行星探測時代

據介紹，長征五號運載火箭是我國新一代大推力液體運載火箭，采用“兩級半”構型，火箭芯級直徑為5米，捆綁四個直徑3.35米的助推器，全部采用液氫、液氧、煤油等無毒無污染推進劑;火箭全長近57米，起飛重量約870噸，起飛推力超過1000噸，地球同步轉移軌道(GTO)運載能力可達14噸，是目前我國運載能力最大的火箭。因為體型比其他長征火箭更加寬大，長征五號運載火箭也被親切的稱呼為“胖五”火箭。

根據發(fā)射任務要求，長征五號遙四火箭將托舉“天問一號”任務火星探測器加速到超過11.2千米/秒的速度，之后完成分離，直接將探測器送入地火轉移軌道，開啟奔向火星的旅程。

當航天器的速度達到每秒11.2千米的第二宇宙速度時，就可以完全擺脫地球引力，去往太陽系內的其他行星或者小行星，因此，第二宇宙速度也被稱為“逃逸速度”。

“此次發(fā)射火星探測器，是長征五號火箭第一次達到并超過第二宇宙速度，飛出了我國運載火箭的最快速度。”長征五號火箭總設計師李東介紹。

首次應用性發(fā)射，“胖五”精準“追星”

此前，長征五號遙三火箭以及長征五號B遙一火箭發(fā)射是試驗性質，主要任務在于考核火箭總體及各分系統(tǒng)設計方案的正確性和協(xié)調性、驗證火箭技術狀態(tài)和可靠性。長征五號遙三火箭和長征五號B遙一火箭連續(xù)發(fā)射成功，標志著長征五號火箭關鍵技術瓶頸已經完全攻克，火箭各系統(tǒng)的正確性、協(xié)調性得到了充分驗證，火箭可靠性水平進一步提升。

“此次執(zhí)行應用性發(fā)射任務，意味著長征五號火箭正式開始‘服役’”，長征五號火箭總指揮王玨介紹，該型火箭正式進入工程應用階段。長征五號火箭已經具備執(zhí)行國家重大航天工程任務的能力和條件。

同時，此次發(fā)射也開創(chuàng)了我國深空探測器重量的新紀錄。此次發(fā)射的“天問一號”任務火星探測器重量接近5噸，由環(huán)繞器、著陸器和巡視器組成，比“嫦娥四號”月球探測器重了1噸多，是目前我國發(fā)射的重量最重的深空探測器。在世界范圍看，達到這一重量的火星探測器也是屈指可數。

“依靠長征五號火箭強大的運載能力，我國行星探測之旅將站上一個新的起點，通過一次發(fā)射，實現(xiàn)對火星的‘繞、落、巡’三項目標，是起點很高、‘含金量’十足的‘第一次’，將使我國深空探測的腳步從月球邁向行星，正式開啟行星探測時代。”火箭院黨委書記、長征五號火箭第一總指揮李明華說。

由于地球和火星的相對位置在不斷變化，發(fā)射火星探測任務相當于打“移動靶”，為了讓探測器更加精確地入軌，研制團隊進行了精細化的“窄窗口多軌道”設計，將每天30分鐘的發(fā)射窗口細分成3個寬度10分鐘的窗口，對應3條發(fā)射軌道，14天的窗口期內一共設計了42條發(fā)射軌道，這在中國航天的發(fā)射歷史上是絕無僅有的，創(chuàng)造了單次發(fā)射軌道設計數量的新紀錄，并首次實現(xiàn)了發(fā)射軌道的自動切換。

細分五百工序，確保發(fā)射成功

記者從火箭院了解到，長征五號火箭作為航天復雜巨系統(tǒng)工程，具有跨領域、跨系統(tǒng)、技術難度大、工作鏈條長、參與人員多等特點，在研制生產和技術管理等方面都面臨很多挑戰(zhàn)。

為了確保發(fā)射任務圓滿成功，長征五號火箭研制團隊在產品制造、產品驗收、火箭總裝及測試等全過程中采取了20項嚴格的質量控制措施，包括關鍵項目和關鍵工序工藝質量控制、產品可靠性評估、發(fā)射場工作流程精細化再造、產品試驗充分性分析、環(huán)境適應性分析、測試覆蓋性分析等等，每項工作都嚴格按照標準規(guī)范開展，確保火箭產品過程受控、質量可靠。

“以發(fā)射場工作流程精細化再造為例，研制團隊通過流程精細化再造，將長征五號遙四火箭發(fā)射日流程細分為10個階段、243個項目和503個工序，形成了工作項目的細化表以及工序作業(yè)指導書，可以有效指導發(fā)射日當天的各項工作，杜絕低層次問題的發(fā)生，提高火箭發(fā)射的可靠性。”王玨介紹。

“中國航天的長征永遠在路上。在參與各項重大航天工程建設的同時，長征五號火箭也將為重型運載火箭研制提供了技術積累，為運載火箭的跨越式發(fā)展奠定了堅實基礎，將更加有力支撐我國從航天大國向航天強國邁進。”中國運載火箭技術研究院院長王小軍表示。

探月、建空間站，“胖五”將迎高密度任務

2019年12月27日，長征五號遙三火箭成功發(fā)射，實現(xiàn)“王者歸來”;2020年5月5日，長征五號B遙一火箭首飛成功，標志著空間站階段飛行任務首戰(zhàn)告捷，為我國載人航天工程第三步發(fā)展戰(zhàn)略奠定了堅實基礎;2020年7月23日，長征五號遙四火箭一飛沖天，將“天問一號”任務火星探測器送入地火轉移軌道，宣告中國進入了行星探測時代。

按照計劃，長征五號遙五火箭也將在今年實施發(fā)射，將“嫦娥五號”探測器送入地月轉移軌道，完成我國首次月球采樣返回任務。2021年一季度，長征五號B火箭將再次出征，執(zhí)行空間站核心艙的發(fā)射任務。

從2019年12月到2021年一季度，15個月間，長征五號系列火箭將完成5次發(fā)射，迎來屬于自己的高密度發(fā)射。

近幾年來，“高密度”發(fā)射對于中國航天而言已經不是什么新鮮事物，在二十一世紀的第二個十年里，中國火箭的年均發(fā)射數量始終保持在較高水平，并已經在2018年和2019年連續(xù)兩年發(fā)射數量居于世界第一位。其中以長征三號甲系列火箭、長征二號丙火箭為代表的“金牌火箭”完成了大部分發(fā)射任務，新一代運載火箭的發(fā)射數量占比并不高。

此次，長征五號系列火箭迎來高密度發(fā)射，傳遞出許多令人欣喜的信息。

首先，作為我國規(guī)模最大、組成最復雜的運載火箭，長征五號火箭的高密度發(fā)射意味著在產品生產、裝配測試、技術管理、后勤保障等各方面的水平得到全面提升，具備更強的實施發(fā)射的能力;

同時，長征五號火箭成為新一代運載火箭中首個進入高密度發(fā)射的型號，也預示著新一代火箭正逐步走向舞臺中央，為運載火箭實現(xiàn)更新?lián)Q代奠定堅實的基礎。

站在高起點上出發(fā)，長征五號火箭未來會更加“忙碌”。

長征五號B火箭將作為空間站建設的“專屬列車”，在未來2到3年時間內相繼完成空間站核心艙和實驗艙的發(fā)射;同時，長征五號系列火箭突出的運載能力對于需要快速多星組網的衛(wèi)星“星座”建設也意義重大，可以以“一箭多星”的形式快速實現(xiàn)衛(wèi)星“星座”部署。

關鍵詞： 中國首次 火星探測任務