2020 年 5 月 5 日 18 點左右，我國“長征五號B”運載火箭在海南文昌發(fā)射中心發(fā)射升空。本次搭載的是我國“新一代載人飛船試驗船”，這是該型號火箭的首次發(fā)射，距離上次“長征五號”運載火箭發(fā)射還不到半年的時間。

　　長征五B起飛畫面

　　俗話說“花開兩朵，各表一枝”，我們先聊聊長征五號B火箭，然后再聊聊新一代載人飛船。

　　長征五號B和長征五號的區(qū)別在哪里?

　　通過之前長征五號的歷次發(fā)射報道，我們已經(jīng)熟悉，長征五號由芯一級、芯二級和四個助推器組成。芯級火箭的直徑達 5 米，四個助推器的直徑均為 3.35 米，火箭高度 57 米。火箭整體看起來比較粗大，因此有“胖五”的昵稱。

　　長征五號和長征五號B比較，可見長五B少了二級火箭(示意圖)

　　長征五號B運載火箭是在長征五號火箭的基礎上，進行改變研制的運載火箭，它將為我國載人空間站的建設奠定基礎。長征五號B全箭高度 53.7 米，起飛重量 837 噸，近地軌道運載能力 25 噸。

　　這次發(fā)射的長征五號B省去了芯二級，因此高度比長征五號要矮，顯得更加胖了。長征五號B的發(fā)射任務主要是在近地軌道，因此不需要二級火箭，只用一級火箭和四個助推器就能完成任務。

　　長征五號B的每個助推器上都有兩臺火箭發(fā)動機，芯級火箭也是兩臺發(fā)動機，從底部看，共 10 臺發(fā)動機。

　　冰火兩重天，采用低溫無毒推進劑的“冰箭”

　　大家是否有注意到，在我國用長征三號乙火箭發(fā)射嫦娥三號和嫦娥四號探測器的時候，在畫面上能夠看到棕紅色的煙霧升起來?這是因為長征三號乙運載火箭采用的是四氧化二氮和偏二甲肼作為推進劑，其中四氧化二氮為氧化劑，偏二甲肼為還原劑。棕紅色煙霧是由于四氧化二氮泄露出來后，變成二氧化氮的結果。

　　長征三號乙發(fā)射嫦娥四號運載火箭起飛瞬間

　　采用四氧化二氮和偏二甲肼作為推進劑的優(yōu)點是能夠在常溫儲存，對技術要求低;缺點是有一定的毒性，費用高，且火箭的“比沖”相對較低。所謂的比沖，可以定性理解為，消耗單位質(zhì)量的推進劑能夠給火箭帶來多少新增動量，這其實與火箭的噴氣速度成正比。

　　長征五號B和長征五號一樣，都是采用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進劑。具體來說，芯一級采用的是液氧和液氫作為推進劑，四個助推器均采用液氧和煤油作為推進劑。

　　NASA 工程師在向容器中傾倒液氫

　　我們知道，液氧的沸點是零下 183 攝氏度，而液氫的沸點更是驚人的零下 253 攝氏度，僅高于絕對零度 20 度(絕對溫度為零下 273 攝氏度)，是名副其實的“冰箭”。

　　處于低溫狀態(tài)的液氫和液氧像是難以馴服的怪獸，大型低溫火箭的研發(fā)難度是非常高的。當然，氫氧火箭的優(yōu)點也是非常明顯的，那就是比沖非常高，能夠用更少的火箭燃料把更多的載荷送入太空，無論燃料本身，還是燃燒生成的水蒸氣，都是完全綠色無污染的。

　　新一代載人飛船和“神舟”飛船的區(qū)別在哪里?

　　此前，我國神舟飛船采用的是三艙結構：服務艙、返回艙和軌道艙;而新一代飛船則采用的是服務艙和返回艙的兩艙結構。為什么沒有軌道艙了呢?簡單來講就是，返回艙的空間已經(jīng)足夠大，沒必要額外增加一個艙室了。

　　神舟飛船的三艙結構示意圖(服務艙、返回艙和軌道艙)

　　從發(fā)展歷程上看，我國神舟飛船是從前蘇聯(lián)聯(lián)盟飛船那里借鑒的三艙結構。聯(lián)盟飛船采用三艙結構，其初衷是為了載人登月。當時，為了降低設計難度，返回艙采用直徑較小的設計，容積不大，因此為了增加內(nèi)部空間，另外加上了軌道艙。我們知道，雖然后來他們沒有載人登月，只是在近地軌道往返，但這種設計卻保留了下來，加大的空間，增加了宇航員在軌道上的舒適度。

　　2018 年 4 月進行的新一代飛船氣囊緩沖試驗

　　從外觀上看，神舟飛船采用的鐘形設計，這是為了在給定直徑下，盡量增加內(nèi)部空間。新一代飛船的直徑大，則采用的是倒錐形設計，這種設計結構簡潔，而且便于加工和制造。倒錐形的設計也是當今各國新飛船的主流設計風格，例如獵戶座飛船和 SpaceX 的載人龍飛船等等。

　　新一代飛船具有容量大、多用途以及可重復使用的特點

　　新飛船直徑達 4.5 米，能夠搭載 6 到 7 名宇航員，而神舟飛船最多只能夠搭載 3 名宇航員。

　　新飛船采用模塊化設計，有兩種服務艙可選，而返回艙則是一樣的，可通過更換更大的服務艙來實施載人登月和深空探測任務。

　　資料顯示，神舟飛船的重量為 8 噸，而新飛船的重量有 14 噸和 21.6 噸兩種，分別對應近地軌道任務的飛船和深空探測任務的飛船。

　　新飛船由于采用了全新的防熱材料和結構，耐熱能力是神舟飛船的三倍以上!理論上，能夠重復使用可達 10 次，這樣就大大降低了運維成本。

　　另外，新飛船?？靠臻g站的壽命大大提高。此前，神舟飛船只能堅持半年，而新飛船可達兩到三年。這里要講解一個知識點，當空間站有宇航員駐留時，必須有一艘飛船作為救生艇與空間站實時對接。如果飛船的在軌壽命只有半年，那么意味著半年就要進行一次飛船更換，而飛船在軌壽命提高到兩到三年后，就極大降低發(fā)射次數(shù)，節(jié)約費用。

　　新一代飛船采用全新的著陸方式

　　平時關注航天的朋友都知道，神舟飛船在返回的時候，是靠單個巨大的降落傘和反推火箭完成最終減速并著陸的，聯(lián)盟飛船也是一樣的方式。新飛船則嘗試一種全新的著陸方式，那就是采用三傘加氣囊，其中每個傘都與神舟的單傘一樣大。

　　神舟飛船返回(左)和聯(lián)盟飛船返回(右)

　　此外，新飛船安裝有固體發(fā)動機，用于調(diào)整姿態(tài)和修正返回彈道。

　　據(jù)悉，本次新飛船將在軌道飛行期間，還要進行多次變軌操作，要將飛船逐漸抬升至大橢圓軌道，然后以接近第二宇宙速度的方式返回地球，模擬未來新飛船完成深空探測任務后的返回過程。

　　海南文昌發(fā)射中心的地理優(yōu)勢是什么?

　　海南文昌發(fā)射中心位于海南省文昌市龍樓鎮(zhèn)境內(nèi)，是我國首個濱海發(fā)射中心，也是世界上為數(shù)不多的低緯度發(fā)射場之一。

　　該發(fā)射中心可以發(fā)射長征五號系列火箭和長征七號運載火箭，主要承擔地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測衛(wèi)星等航天器的發(fā)射任務。

　　文昌航天發(fā)射中心作為低緯度濱海發(fā)射場，能夠借助接近赤道的較大線速度，使火箭燃料消耗減少，據(jù)悉，同型號火箭運載能力可提升 10%。除此之外，該發(fā)射中心還有利于通過海運解決大型火箭的運輸難題并提高殘骸墜落的安全性。
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