长征五号B运载火箭首飞成功！拉开我国载人航天工程“第三步”序幕

2020年5月5日18 时00分 ，为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭，搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱，在我国文昌航天发射场点火升空！
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约488秒后，载荷组合体与火箭成功分离，进入预定轨道，首飞任务取得圆满成功，实现空间站阶段飞行任务首战告捷！ 这也拉开了我国载人航天工程“第三步”——空间站在轨建造阶段飞行任务的序幕，为后续空间站核心舱、实验舱发射奠定了坚实基础。

还记得几个月前，长征五号火箭发射升空的盛况。转眼，它的弟弟长征五号B火箭也奔赴太空，长征五号B火箭与长征五号火箭有哪些不同？我国新一代载人飞船试验船又有哪些新“本领”？
来听听长征五号B火箭的自述吧~

伴随着零号指挥员的倒数，海南文昌发射场的夜晚被熠熠火光照亮，“身披”鲜艳五星红旗与醒目载人航天工程标识的“我”直插云霄，向太空进发，这是我的家族“长征系列运载火箭”的第331次飞行，也是我的首次飞行任务。

由于芯级直径大，我们家族被亲切地称为“胖五”，也是目前我国运载能力最大的系列火箭。我全长约53.7米，芯一级直径5米，捆绑4个直径3.35米助推器，整流罩长20.5米、直径5.2米，起飞重量约849吨，近地轨道运载能力大于22吨。

我的师傅长征五号B运载火箭系统总指挥王珏告诉我，我和大哥长五共享了5米大直径箭体结构、大推力液氧液氢发动机、大推力液氧煤油发动机、大型活动发射平台、系统级冗余控制技术等关键技术，最大程度的通过共用模块及产品化，来适应不同轨道发射任务需要。但我也有很多独特之处。

王珏：长征五号运载火箭主要用于发射例如嫦娥五号月球探测器、火星探测器等；长征五号B运载火箭主要用于发射近地轨道的大型卫星及飞船，例如载人空间站的核心舱和实验舱等。

为了当好运送空间站舱段的“专属列车”，科研人员在我身上开展了多项技术攻关和创新，我的身上拥有着“四大黑科技”呢！而且这些技术都是我国自主知识产权的核心技术。
第一项黑科技：超大整流罩研制 有多大？六层楼那么高！
王珏总指挥介绍，我的这个整流罩，是为了装载空间站舱段而量身打造的，有六层楼那么高。

王珏：长征五号运载火箭的整流罩长度为12.267米，而长征五号B火箭的整流罩长度达20.5米，其容积超过345立方米，是我国目前有效载荷容积最大的火箭整流罩，从而更好满足空间站舱段发射任务需要，是我国现役火箭最大整流罩容积的1.8倍，与国外大型火箭整流罩尺寸规模处于同一水平。

第二大黑科技：“零窗口”发射 误差小于1秒
为了满足空间站交会对接的要求，我需要做到“零窗口”发射，就是将发射时间误差控制在1秒以内。我可是国内首个验证“零窗口”发射的低温火箭，这是我的第二大“黑科技”。
什么是“零窗口”发射？实际上，载人空间站工程的交会对接等任务，好比在数百公里高的太空“穿针引线”，时间有丝毫误差，都可能与成功失之交臂，导致耗费更大的代价调整轨道。这要求运载火箭必须按照精准的时间发射，达到“分秒不差”，也就是所谓的“零窗口”发射。

总装现场
我的另一位师傅航天科技集团一院长征五号B火箭主任设计师吴会强告诉我，我的芯级使用的氢氧发动机必须确保预冷等发射前工作环环相扣、步步流畅，才能不耽误发射窗口。
同时，由于我比大哥长征五号轻了不少，但起飞推力与它相同，用同样的劲向上提更轻的东西，加速度自然更快，而在助推器分离后，我的加速度又瞬间达到最低。好比深海鱼突然跳到喜马拉雅山上，巨大的压力变化会使鱼瞬间爆裂，也就是说，发动机的入口面对过山车一样大起大落的压力，给发动机的稳定、可靠工作带来巨大挑战。

吴会强：长征五号B火箭需要综合权衡好“提前量”和低温推进剂“蒸发”的“消耗量”的关系。研制团队从发射可靠性提升和发射流程优化两个方面开展了工作。通过可靠性分析和试验，实现了关键系统可靠性提升；通过射前流程优化，提高了各系统对“零窗口”发射的适应性。

第三大黑科技：大直径舱箭分离 轻如抱婴儿
我所搭载的空间站舱段和我的本体连接接口直径超过4米，这让我在“卸货”的时候可是要万分小心。为了让十数吨重的空间站舱段安全“下车”，我的黑科技三之大直径舱箭分离就派上了大用途。
国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光打了个比方，这就需要像把婴儿抱出婴儿车那般轻柔、谨慎才能完成这一动作。

杨宇光：舱箭分离需要考虑可靠性、冲击环境等多个方面的因素，既要确保安全分离，又要尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低。研制团队围绕降低和改善冲击环境开展了专题攻关，采用了“隔冲框＋阻尼盒”的降冲击方案，并应用“颗粒阻尼技术”，实现减振降噪的效果。经过试验验证，舱箭分离界面的分离得到有效改善。

第四大黑科技：大推力直接入轨 宛如高速行驶的火车突然“刹车” 并停在指定位置
我作为首个采用一级半构型的新一代大型液体运载火箭，比我的哥哥长征五号火箭二级半构型火箭少了一级构型。
同时，以往末级火箭的推力都很小，再辅以推力更小的姿态控制发动机，更容易在航天器入轨前对位置与姿态进行微调，从而确保精确入轨。而这次，两台大推力氢氧发动机直接送载荷入轨，就像用大刀做“微雕”，力道极难掌握。
但王珏总指挥让我不用担心，正因为我是一级半构型，再加上通过改变材料为我的助推器减重，我比长五大哥体重轻了约20吨，更加苗条的结果是我的运载能力更高。
据介绍，我的助推器减重与运载能力提高的比例高达1.25比1。另一方面，我一气呵成的入轨精度也是相当准确的。在一级发动机关机时，约140吨的推力在几秒钟之内消失，相当于一辆高速行驶的火车突然“刹车”，还要稳稳停靠在指定位置。 这靠的就是我的第四个黑科技——大推力直接入轨。

王珏：长征五号B运载火箭采用一级半构型，由芯一级+助推器+舱罩组合体组成，在长征五号运载火箭的基础上取消了芯二级。采用了少级数的设计理念，全部火箭发动机均在地面点火起动，减少了一次级间分离，火箭一级直接入轨，同时箭地接口大量采用零秒连接器等技术，提升了火箭的固有可靠性和安全性。

还要告诉大家，在未来，我将担当起发射空间站核心舱和实验舱的重任，助力我国载人航天工程空间站建设，为我国航天搭建更大舞台，让我们一起期待吧！

虽然这一次是长五B首次执行飞行任务，但它成功把近22吨重的新一代载人飞船试验船送入太空，这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过“两万公斤”的航天器，因此，进一步奠定了长征五号系列火箭运载能力在世界现役火箭第一梯队中的地位。
那么，这个新一代载人飞船试验船又有哪些独门秘笈？ 我们也请它来做个自我介绍。

高颜值，高本领 我比大哥“神舟飞船”更厉害
嗨，大家好，我是新一代载人飞船试验船，天地往返运输飞行器家族的一名新成员。 今天18点，我在海南文昌发射中心，和长征五号改一起奔向太空。488秒后，我顺利入轨， 到达指定位置，透过摄像头，我看到海南文昌发射场内一片欢腾......什么？ 我长什么样？ 会做什么？ 别急，答案马上揭晓。

说到载人飞船，大家一定对我的大哥神舟飞船非常熟悉。航天员杨利伟首次出舱，航天员王亚平太空授课这些都与我大哥有关，它已经成功完成了11次飞行试验，先后将11名航天员顺利送入太空并安全返回。
可能你要问，既然我大哥这么厉害，那我为什么还会出现？我的“师傅”新飞船试验船总体主任设计师杨庆用一句话来总结，如果我们的目标是更遥远的深空，那么，我的大哥神舟飞船就有点力不从心啦。

杨庆：包括月球探测甚至后面的载人火星探测，需要解决从更远的深空返回到地面的一些能力。目前的神舟飞船现在能力还不具备。

我的高超本领与我的高颜值有直接关系——流畅的倒锥型钝头体气动外形，类似于酷酷的羽毛球，倒锥型空气升力更大，能在以接近第二宇宙的速度高速返回时依靠空气阻力减速，让我能更平稳、精准地落地。同时，我很强壮，身高近9米，“腰围”约4.5米，体重超过20吨。

在轨飞行模拟图

如果把三舱结构，也就是“三座”的大哥“神舟飞船”比作航天员专属“太空专车”的话，那我就是“太空巴士”了，未来我在执行近地轨道任务时可以一次运送6-7名航天员。
杨庆设计师也给我点赞说，相比神舟、天舟飞船，我有着他俩兼具的“载人+载物”的强大本领，不仅能往返离地球近400公里的中国空间站，还能完成38万公里外的载人登月甚至去更远的星球探险。

杨庆：空间站在运行期间，肯定会有很多载荷的在轨实验，包括可能会有各种实验之后一些样品的大规模下行。但是神舟飞船现在只是具备载人上行运输的能力，然后下行的能力有限。另外货运飞船主要还是解决货物给空间站的运输，没法实现空间站的货物，包括空间站的一些实验样品来回到地面的能力。

换句话说，老大哥神舟飞船解决的是航天员顺利进入太空并安全返回地面的难题，我解决的是如何更安全、更舒适、更智能、更经济地进入太空，开展更远的深空探测的难题。
悄悄告诉你 这次亮相的其实是我的“替身”
不过，要告诉大家，这次亮相的“我”并不是真正的我，因为这只是我的一个“试验版”，可以称为我的“替身”。
杨庆设计师介绍，这次试验主要是对我的关键技术进行飞行验证，并在后续飞船中不断改进。

杨庆：第一，防热能力，需要采用实验站全新的防热材料，通过分析实验飞行试验去验证；第二，需要验证高端的控制技术，因为我们回来的航程比较远了，所以我们需要更好的机动控制能力，也需要新的控制技术。第三，需要验证回收的技术，因为返回舱的规模比原来升的神舟飞船都大了很多。

如何安全返回地球？ 我有超厉害的导航系统！
作为新一代载人飞船试验船，我要完成的最重要的任务就是安全返回地球。考虑到我的航程要比近地返回的时候长很多，会受到一些大气偏差、气动性能偏差等等偏差。
我的另一位师傅新飞船试验船总体副主任设计师郭斌说，他们特意为我装上了新的预测校正控制技术，让我能精确返回地球的落点。

郭斌：举个例子，就有点像下班晚高峰的时候开车回家，在这种情况下，我们导航制定了整个的回家路线，现在导航可以很精确的知道拥堵情况，根据拥堵情况给我们优化出一个最佳路线。现在我们飞船返回的时候，实际上也是这种情况，我们的制造导航系统会给我们一个根据不同偏差，然后优化出一个最佳的路线，让我们能更精确地返回最后一个落点。

我比神舟飞船少了一个舱 但本领一点都不少
跟老大哥神舟飞船三舱结构不同，我是两舱构成的：返回舱，是整船的指令中心，也是航天员生活居住的地方；服务舱提供我的动力和能源。
我的返回舱穿了两件“衣服”，“内衣”用新型金属材料做成，相当于“墙壁”的作用；同时，为了帮我抵抗与大气摩擦产生的高热，师傅们特地为我用新型轻质防热材料打造了能承受住再入返回过程中最高几千度的高温烧蚀的“外衣”。
郭斌设计师说，我的这件“外衣”在重量上比神舟飞船轻超过30%，防热效率却更高，执行完任务后只需更换轻质防热结构，经过规范严格的检测，就可以再次执行载人航天飞行任务了。

郭斌：我们要求它的防热性能更高，另一方面尽可能更经济的减少一些返回舱的重量，又要求比神舟更轻。实际上相当于对防热提出了一个非常高的全新的要求。

热真空试验

这次我的返回舱密封舱空间更大，正因为返回舱是航天员在太空工作、生活的“家”，为了让航天员在太空工作得顺心、住得舒心，技术人员采用宜居设计理念，充分利用我作为新一代载人飞船舱内空间大的优势，在舱内装饰、设备布局、人机交互界面、整船载人环境设计等方面下足了功夫。
在返回舱内设置了工作区、娱乐区、餐饮区以及独立卫生区，鲜明的功能分割能让航天员快速找到“家”的感觉。
为了让航天员“枯燥”的太空旅行变得丰富多彩，还专门配置了生活娱乐大屏，并为航天员配置了穿戴式显示仪表，让航天员时刻了解飞船的健康状况。

杨庆：因为我们后续要实现重复可供使用，就是要达到一个经济性的目的。这样的话就是我们希望能够实现更多有价值的设备，或者说一些结构能够经过一次飞行回到地面之后，经过评估，能够继续用。

为了让航天员安全着陆 这5把伞来帮大忙
在返回阶段，我还为航天员提供最后的安全保障，那就是群伞气动减速和气囊着陆缓冲技术。
郭斌设计师说，这一次我带了两具减速伞和三具主伞，在返回舱进入大气层，到达指定高度后，它们依次打开，能够将返回舱的速度从“飞机飞行速度”降为“汽车市区行驶速度”。

郭斌：这次采用群伞返回的主要变化来源在于返回的规模质量会更大，采用单具的主伞返回的话，这个单具主伞的面积就会变得非常大。我们采用一个群伞回收的方式，这样的话保证我最后的安全性更高。群伞返回的话，如果三具主伞有一具出现问题的话，对返回舱整个返回的过程来说，是可以保证航天员安全的。

经过这次试验，相信不久，一个全新的、更加完美的“我”会正式和大家见面。按计划，我国空间站将于2022年前后完成建造，一共规划12次飞行任务。

中国载人航天工程办公室主任助理季启明说，我的这次任务后，科学家们还将先后发射天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱，进行空间站基本构型的在轨组装建造；期间，规划发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船，进行航天员乘组轮换和货物补给。

季启明：目前，我国空间站核心舱已完成正样产品总装，问天实验舱和梦天实验舱正在开展初样研制；空间科学应用载荷已陆续转入正样研制，执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定，正在开展任务训练。此外，我国第三批预备航天员选拔工作也将于今年7月前后完成。

总台央广记者：陈欣 张棉棉 吴媚苗 郭鹏

通讯员：周伦杰

新媒体编辑：许晨阳 （供图来自航天科技集团一院、五院）

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