5月5日18时,中国文昌航天发射场,长征五号B运载火箭点火升空,将新一代载人飞船试验船等载荷的组合体送入预定轨道,实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。
1992年9月21日,中国启动了中国载人航天工程,即著名的“921工程”。按照计划,该工程可分为“突破天地往返”、“突破交会对接,出舱行走和在轨短期驻留”和“运营长期在轨驻留的大型空间站”三个阶段。
经过了近30年发展,整个工程已经历了两型火箭(长征2F和长征7号)、11艘神舟载人飞船、1艘天舟货运飞船、两批航天员和两个天宫目标飞行器/空间实验室的巨大成功。中国以极低的成本、最高效率地利用有限任务次数,完成了天宫空间站建站的全部准备,可谓是人类航天史上的奇迹。
30年来,整个工程一直在稳稳地按照计划进行,下一步就是发射长期在轨驻留的天宫空间站,中国载人航天技术也将达到新高度。
运载火箭是航天事业的基石,决定了一国航天发展的能力上限。进入新世纪以后,中国陆续服役了长征十一号、长征六号、长征七号和长征五号等系列火箭,尤其是长征五号成为大型任务的必备选项。它将长征火箭家族近地轨道运力上限从8.6吨提到25吨,能将东方红五号平台这类8-9吨级载荷发射到高轨,能执行更大型的嫦娥五号登月采样返回任务,能执行大型火星探测和深空探测任务等。
总体上,长征五号是一个通用化、系列化、组合化的大型运载火箭平台。对于中国航天要揽的“瓷器活”而言,它就是“金刚钻”。对于载人航天领域而言,下一步的天宫空间站核心舱重量达到了20吨级别,这时就必须依赖长征五号系列火箭。
而本次发射的长征五号B型火箭,则是根据具体需求,在基本型的基础上扩展而来的新型号,它的核心目标就是服务于重型的天宫空间站发射任务。
从上图可以看出,相比长征五号火箭这个57米高的“大胖子”,它是一个约53.7米的“矮胖子”。它们的主要区别有两点:长征五号B型火箭移除芯二级,成为“一级半(芯一级+助推器)”构型;长征五号B型火箭使用了更大的整流罩。
目前,人类正处于服役阶段并执行过实际载人任务的的载人飞船只有两种:俄罗斯的联盟飞船和中国的神舟飞船。它们都是标准三舱式(推进舱、轨道舱和返回舱)构型,仅能运送3名航天员/宇航员、运力有限、一次性使用、功能和拓展性有限,各方面都无法满足下一步人类载人航天需求。
与神舟飞船相比较,新载人飞船移除了轨道舱。设计轨道舱的主要原因在于它可以在飞船整体进入轨道后,给三名航天员提供短期驻留空间,从事科研和技术验证等,空间也稍大于返回舱(8立方米)。在载人任务结束后,推进舱和返回舱会返回地球,推进舱会被抛弃。而轨道舱能实现一定时间在轨驻留,起到小型空间科研平台的效果,本质上是近地空间站和载人飞船技术不成熟时的一种技术妥协,总体性价比并不高。
新载人飞船将通过模块化、通用化设计实现重复使用。一个典型特点是它采取隔热模块和返回舱段组合的方式,使用后仅需更换隔热模块即可。
天宫空间站建成后,预计航天员将实现半年一次轮换,期间必须保证空间站长期对接有紧急逃生用飞船,这已经大幅超过了神舟飞船仅几十天的设计寿命。而新载人飞船设计寿命将在2-3年水平,不仅能够满足近地轨道任务需求,也能满足更长期的深空探测任务需求。与此同时,新载人飞船的材料设计也允许它在太空更恶劣的环境、尤其是深空辐射环境中,长期正常工作。
1970年4月24日,东方红一号卫星成功进入太空,中国人千百年来的航天梦终于从“嫦娥奔月”和“万户飞天”的传说成为现实,最近我们还迎来了中国航天50周年纪念日。50年后,东方红一号卫星仍然在太空中,见证着中国新一批火箭和航天器的发射,它们都将成为中国航天事业的最有力的见证者。从筚路蓝缕到厚积薄发,航天人也在让中国人“星辰大海”的梦想逐步成为现实!新的征途就在眼前,向着星辰大海,出发!