新火箭新飛船首飛告捷載人航天第三步拉開大幕

文/ 代振瑩 高一鳴

▲ 長征五號B 運載火箭首次飛行取得圓滿成功 宿東攝

5 月5 日18 時00 分，中國文昌航天發射場，長征五號B 運載火箭點火升空，隨后將新一代載人飛船試驗船等載荷送入預定軌道，首次飛行任務取得圓滿成功。中共中央、國務院、中央軍委致電祝賀。5 月8 日13 時49 分，我國新一代載人飛船試驗船的返回艙成功降落在東風著陸場預定區域，新飛船試驗船飛行試驗任務取得圓滿成功，實現空間站階段飛行任務首戰告捷，拉開我國載人航天工程“第三步”任務序幕。

“新火箭”長五B 首飛成功

長征五號B 運載火箭是我國乃至亞洲首次發射的超過20 噸的航天器。此次任務的成功進一步奠定了長征五號系列火箭運載能力在世界現役火箭第一梯隊中的地位，標志著我國正式打通25 噸級“天地運輸走廊”，具備了建設載人空間站等大型空間基礎設施的能力，是我國在航天強國建設征程中邁出的關鍵一步。

長征五號系列火箭由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院抓總研制，主要包括長征五號和長征五號B 兩型火箭，體現了“系列化、通用化、組合化”的研制思想。該系列火箭芯一級直徑5 米，捆綁4 個直徑3.35 米的助推器，分別采用綠色、高性能的液氧、液氫和液氧、煤油作為推進劑，起飛推力達到千噸級。

與“長征五號”相比，長五B 火箭減少了二子級和級間段，是我國首型“一級半”火箭（助推器又稱為“半級”），根據空間站任務要求新研制了長度20.5 米、直徑5.2 米的我國最大的整流罩，并對全箭進行了適應性改造。長五B 火箭全長約53.7 米，起飛質量約849 噸，近地軌道運載能力達到25噸級，可滿足約22 噸的空間站艙段發射需求。

在此次任務中，采用大推力氫氧發動機的火箭芯一級直接將航天器送入預定軌道，精度堪稱“正中靶心”，標志著我國成為極少數掌握“一級半”火箭大推力直接精確入軌技術的國家之一。

此外，型號隊伍還突破了低溫火箭“零窗口”發射、大直徑艙箭分離等一系列關鍵技術，確保后續空間站艙段準時發射、安全分離、精確入軌，同時也為我國發展更大規模的運載火箭奠定了堅實基礎。

據統計，自1999 年“神舟一號”發射以來，我國載人航天工程已先后組織實施16 次重大飛行任務，全部取得成功。本次發射是長征系列運載火箭的第331 次飛行。

新一代載人飛船試驗船返回艙成功返回

新一代載人飛船是面向我國近地空間站運營、載人深空探測等任務需求而論證的新一代天地往返運輸飛行器，具備高安全、高可靠、適應多任務和模塊化設計等特點。新一代載人飛船采用返回艙與服務艙兩艙構型，使用相同返回艙，通過配置不同的服務艙模塊來適應近地空間站和載人深空探測任務。

新一代載人飛船試驗船由中國航天科技集團有限公司所屬中國空間技術研究院抓總研制。此次任務中，新飛船試驗船首次采用新型防熱材料與結構、群傘系統、著陸緩沖氣囊、單組元無毒推進系統、超大型表面張力貯箱等一系列新技術、新產品。

5 月8 日12 時21 分，北京航天飛行控制中心控制試驗船完成返回制動，進入返回軌道。13 時33 分，服務艙與返回艙成功分離。13 時49 分，試驗船返回艙安全著陸。搜救分隊第一時間發現目標并到達著陸現場開展處置，經現場確認，艙體結構完好。

自5 月5 日18 時整新一代載人飛船試驗船在中國文昌航天發射場發射升空后，試驗船在軌飛行2 天19 小時，通過7 次自主軌控將軌道抬升至遠地點為8000 公里左右的大橢圓軌道，制動后以超過9公里/秒的再入速度返回，為返回艙創造了接近第二宇宙速度返回再入的熱流條件；再入返回階段，試驗船通過新型返回制導策略控制再入飛行過程，以群傘減速、大型氣囊緩沖著陸，在東風著陸場成功回收。

新飛船試驗船完成了多項空間科學實驗和技術試驗，驗證了高速再入返回防熱、控制和群傘回收等關健技術，獲取重要飛行參數，為科學研究和技術改進積累飛行數據。

▲ 降落在東風著陸場的新一代載人飛船 汪江波攝

在軌飛行階段，試驗船返回艙首次采用了國際上推力最大的單組元無毒發動機。該發動機使用的HAN 推進劑具有無毒、無污染等優點，后續將全面替代現有推進劑，進一步提高航天員的安全性。

試驗船還首次采用了國內目前空間飛行器用的最大容積表面張力貯箱。貯箱裝載了10 噸左右推進劑，充足的推進劑，讓試驗船具備了更大的軌道機動能力，助力試驗船進入遠地點為8000 公里左右的大橢圓軌道，為大再入角高速再入返回創造了充分條件。

2 天7 次的自主變軌中，與以往由地面人為控制變軌、進行天地交互和軌道修正的狀態不同，此次7 次自主變軌完全依靠試驗船自身來完成。綜合電子系統和GNC 系統就像飛船的“大腦”一樣，綜合分析并處理試驗船飛行狀態。綜合電子系統自主生成軌控期間飛行程序，GNC 系統自主確定行駛路線并進行導航，還能實時掌握飛船當前的位置和速度，并自主控制軌控發動機開關機，最終到達目標大橢圓軌道。

再入返回階段，試驗船首次采用的新型防熱材料與結構經受考驗。整個防熱結構在重量同比降低超過30%的基礎上，防熱效率比神舟飛船還要高，不僅承受住了再入返回過程中最高2000多攝氏度的高溫燒蝕，守護了返回艙的安全，而且首次采用可拆卸設計。返回后將燒蝕過的防熱結構拆卸，更換一套新的防熱結構，并對返回艙進行一次“體檢”，返回艙就能投入下一次任務。

試驗船在返回過程中到達指定高度后，兩具減速傘和3具主傘依次打開。這是此次飛行首次采用的群傘氣動減速技術，該技術成功將返回艙的速度從“飛機飛行速度”降為“汽車市區行駛速度”。落地之前，6 個氣囊順利充氣打開，首次新型減速緩沖方案幫助艙體平穩“軟著陸”，最大程度保證了返回艙的安全、完整回收。

此次飛行另一主要任務是獲取在軌數據，為未來研制提供科學支撐。設計人員為試驗船量身定制在軌數據獲取系統，該系統通過測量返回艙大底和側壁表面特征點的壓力和溫度，獲取了返回艙高速再入過程的氣動力和熱特性參數；通過多種傳感器網絡，獲取了船箭分離沖擊載荷，以及運載發射、在軌飛行和返回著陸過程的載荷環境。而這些寶貴數據都保存在試驗船的“黑匣子”中，為新一代載人飛船的研制優化提供重要參考。

試驗船飛行驗證的成功實施為研制我國新一代載人飛船，實現我國載人天地往返運輸技術由跟跑到并跑、領跑的跨越式發展，為我國載人空間站建造運營和載人深空探測奠定更加堅實的基礎，開啟我國載人航天工程新篇章。