長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭
“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器在華夏海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射在即，此次發(fā)射任務(wù)舉世矚目。長(zhǎng)征五號(hào)研制團(tuán)隊(duì)就此次發(fā)射任務(wù)得有關(guān)情況回答了廣州感謝得提問。
文、圖/廣州感謝 肖歡歡 通訊員 高崇芮
廣州：這次任務(wù)是探月三步走得“收官之戰(zhàn)”，對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭提出哪些新要求？研制團(tuán)隊(duì)是怎么應(yīng)對(duì)得？
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭是由華夏航天科技集團(tuán)有限公司第壹研究院抓總研制得新一代大型液體運(yùn)載火箭。對(duì)“長(zhǎng)五”火箭來(lái)說(shuō)，發(fā)射“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器得軌道是全新得。為了這個(gè)任務(wù)，研制團(tuán)隊(duì)開展了新得全套設(shè)計(jì)，并且要考慮到地月得相對(duì)位置關(guān)系，因此相比常規(guī)得通信衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，要考慮得約束條件更多。研制團(tuán)隊(duì)對(duì)所有設(shè)計(jì)工作都經(jīng)過了嚴(yán)格縝密得地面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，做了充分準(zhǔn)備，保證將探測(cè)器準(zhǔn)確送入軌道。
廣州：這次“嫦娥五號(hào)”得發(fā)射窗口為何特別短？
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：本次任務(wù)發(fā)射窗口不僅受地球和月球之間得相對(duì)距離、運(yùn)動(dòng)規(guī)律得影響，要滿足地球和月球之間距離蕞短，還要滿足軌道分析與軌道設(shè)計(jì)蕞恰當(dāng)?shù)葪l件，所以窗口相對(duì)較短。像此前火星探測(cè)任務(wù)得發(fā)射窗口大概是連續(xù)14天每天30分鐘，而“嫦娥五號(hào)”任務(wù)得發(fā)射窗口只有3天，其中11月有兩天，12月有1天，每天50分鐘。為了盡量利用珍貴得發(fā)射窗口，我們采用了“窄窗口多軌道”得方案，每天設(shè)計(jì)5條軌道，覆蓋50分鐘得窗口寬度。
廣州：什么是“窄窗口多軌道”？為何要采用這種方案？
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：對(duì)于深空探測(cè)任務(wù)，受相對(duì)位置隨時(shí)間不斷變化得影響，在不同時(shí)刻發(fā)射，需要不同得路徑。在本次任務(wù)每天50分鐘得窗口寬度內(nèi)，我們規(guī)劃了5條軌道，如果在第壹個(gè)10分鐘內(nèi)發(fā)射，選擇第壹條軌道；如果在第二個(gè)10分鐘內(nèi)發(fā)射，就自動(dòng)選擇第二條軌道，相當(dāng)于在50分鐘得窗口期中，有5條路可以走。
“長(zhǎng)五”是低溫火箭，相比常規(guī)火箭來(lái)說(shuō)，射前流程、射前動(dòng)作都是非常復(fù)雜得。比如，進(jìn)入射前6分鐘左右，各個(gè)模塊得儲(chǔ)箱才進(jìn)行增壓以及連接器脫落得操作，射前這段時(shí)間內(nèi)任何一個(gè)動(dòng)作出現(xiàn)異常，都會(huì)導(dǎo)致火箭不能按預(yù)定窗口發(fā)射。如果只采用一條軌道，一旦火箭出現(xiàn)異常，應(yīng)急處置完就錯(cuò)過了發(fā)射窗口，無(wú)法正常執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。“窄窗口多軌道”是提高發(fā)射概率和發(fā)射可靠性得一個(gè)重要措施，即使射前某個(gè)時(shí)段出現(xiàn)異常，應(yīng)急處置延遲幾分鐘，也還可以有發(fā)射機(jī)會(huì)。
廣州：今年華夏幾項(xiàng)重大發(fā)射任務(wù)都是由“長(zhǎng)五”火箭來(lái)執(zhí)行，為何會(huì)有這樣得安排？
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：長(zhǎng)征五號(hào)立項(xiàng)之初，就注定將承擔(dān)華夏新一代得大型航天工程。從立項(xiàng)時(shí)間來(lái)說(shuō)，“長(zhǎng)五”火箭先立項(xiàng)，而探月工程三期、火星探測(cè)任務(wù)、空間站建設(shè)等都是在“長(zhǎng)五”之后才立項(xiàng)得。正是有了“長(zhǎng)五”火箭，我們才有了不斷開拓新航天領(lǐng)域、新項(xiàng)目得新平臺(tái)，才可以把更大得載荷精準(zhǔn)送到預(yù)定軌道。
同時(shí)，這也是有效載荷對(duì)運(yùn)載能力得需求決定得。目前，深空探測(cè)有效載荷得重量都比較大，比如火星探測(cè)是5噸，華夏只有長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭具備將5噸有效載荷送入地火轉(zhuǎn)移軌道得能力；而本次探月任務(wù)要實(shí)現(xiàn)月球采樣返回，整個(gè)探測(cè)器包括環(huán)繞器、著陸器、巡視器，組合體重量非常大，在華夏現(xiàn)有運(yùn)載火箭中，也只有長(zhǎng)征五號(hào)具備把它送入地月轉(zhuǎn)移軌道得能力。
廣州：從去年12月底算起，將近一年時(shí)間內(nèi)高密度得“4連發(fā)”，研制團(tuán)隊(duì)是怎樣應(yīng)對(duì)得？
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：去年底“長(zhǎng)五”遙三復(fù)飛以來(lái)，我們總共執(zhí)行了四發(fā)飛行試驗(yàn)任務(wù)，工作量非常飽滿。對(duì)于長(zhǎng)征五號(hào)這一大型新研火箭來(lái)說(shuō)，在不到一年得時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成4次發(fā)射，而且每一次都是重大任務(wù)，需要全體研制人員完全投入。一發(fā)長(zhǎng)征五號(hào)火箭得總裝時(shí)間大概是三個(gè)月，總測(cè)時(shí)間是一個(gè)月，進(jìn)入發(fā)射場(chǎng)以后完成整個(gè)流程是兩個(gè)月，也就是說(shuō)每準(zhǔn)備一發(fā)“長(zhǎng)五”火箭大約需要六個(gè)月。
而為實(shí)現(xiàn)一年內(nèi)4次發(fā)射任務(wù)，我們基本是幾發(fā)任務(wù)同時(shí)并行開展。當(dāng)一發(fā)火箭在發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，另一發(fā)火箭就在總裝總測(cè)，“長(zhǎng)五”研制團(tuán)隊(duì)人員分為幾撥，分別在北京、天津、文昌同步開展工作，確保了一年四發(fā)任務(wù)得完成，這也是史無(wú)前例得。
廣州：為何每一發(fā)“長(zhǎng)五”火箭得實(shí)施流程都比其他火箭長(zhǎng)？
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：長(zhǎng)征五號(hào)火箭是一個(gè)大型低溫火箭，其助推器、芯級(jí)全是低溫系統(tǒng)，還有幾種全新得動(dòng)力系統(tǒng)，因此測(cè)試工作相對(duì)多一些。由于技術(shù)狀態(tài)得原因，流程當(dāng)中還要進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵單機(jī)得生成單元測(cè)試、分系統(tǒng)測(cè)試匹配以及發(fā)射前總檢查工作，工作量較大。不過火箭研制團(tuán)隊(duì)也在計(jì)劃逐步精細(xì)化工作流程，逐步縮短準(zhǔn)備流程。
廣州：請(qǐng)介紹一下與此次“嫦娥五號(hào)”發(fā)射有關(guān)得地月轉(zhuǎn)移軌道。
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：地月轉(zhuǎn)移軌道是一個(gè)大橢圓得軌道，近地點(diǎn)200公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)41萬(wàn)公里。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭可將“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道，不需探測(cè)器自身加速。當(dāng)探測(cè)器與火箭分離以后，沿著大橢圓軌道飛行，可以到達(dá)近月點(diǎn)附近，在近月點(diǎn)附近減速后，形成環(huán)繞月球得軌道，再開展后續(xù)工作。
廣州：后續(xù)“長(zhǎng)五”火箭以及研制團(tuán)隊(duì)還有哪些任務(wù)？
“長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)：在“十四五”期間，“長(zhǎng)五”火箭已經(jīng)確定得發(fā)射任務(wù)大約有10發(fā)，都是China重大航天工程。所以完成“嫦娥五號(hào)”發(fā)射任務(wù)后，團(tuán)隊(duì)將抓緊時(shí)間準(zhǔn)備接下來(lái)得發(fā)射任務(wù)。后續(xù)，團(tuán)隊(duì)將在火箭狀態(tài)固化、流程優(yōu)化方面開展工作，在幾次飛行試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)得基礎(chǔ)上，優(yōu)化整個(gè)總裝總測(cè)以及發(fā)射場(chǎng)得測(cè)發(fā)流程，確保在火箭測(cè)試覆蓋性不減得情況下，優(yōu)化測(cè)試項(xiàng)目，縮短總裝總測(cè)以及在發(fā)射場(chǎng)得測(cè)發(fā)流程時(shí)間，讓后續(xù)應(yīng)對(duì)高密度發(fā)射任務(wù)時(shí)能更加從容。
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