嫦娥五号探测器在中国海南文昌航天发射场发射在即。这次发射任务也举世瞩目。近日,长征五号研制团队就此次发射任务的有关情况回答了记者提问。
▲记者:这次任务是探月三步走的收官之战,对长征五号火箭提出哪些新要求?研制团队是怎么应对的?
▼长五团队:长征五号运载火箭是由中国航天科技集团有限公司第一研究院抓总研制的新一代大型液体运载火箭。对长五火箭来说,发射嫦娥五号探测器的轨道是全新的。为了这个任务,长五研制团队开展了新的全套设计,并且要考虑到地月的相对位置关系,约束条件更多,因此相比常规的通信卫星发射任务,要考虑的约束条件更多。长五研制团队对所有设计工作都经过了严格缜密的地面验证实验,做了充分准备,保证将探测器准确送入轨道。
▲记者:这次嫦娥五号发射窗口特别短,为什么?
▼长五团队:本次任务发射窗口不仅受地球和月球之间的相对距离、运动规律的影响,要满足地球和月球之间距离最短,还要满足轨道分析与轨道设计最恰当,所以窗口相对较短。火星探测任务窗口大概是连续14天每天30分钟。嫦娥5号任务的窗口只有3天,11月两天,12月1天,每天50分钟。为了尽量利用珍贵的窗口,采用了窄窗口多轨道的方案,每天设计5条轨道,覆盖50分钟的窗口宽度。
▲记者:什么是窄窗口多轨道?为什么要采用窄窗口多轨道?
▼长五团队:对于深空探测任务,受相对位置随时间不断变化的影响,在不同时刻发射,需要不同的路径。在本次任务每天50分钟的窗口宽度内,我们规划了5条轨道,如果在第一个10分钟内发射,选择第一条轨道,如果在第二个10分钟内发射,就自动选择第二条轨道......相当于在50分钟的窗口期中,有5条路可以走。
长五是低温火箭,相比常规火箭来说,射前流程、射前动作都是非常复杂的。比如,进入射前-6分钟左右,各个模块的储箱才进行增压以及连接器脱落的操作,射前这段时间内,动作非常多,任何一个动作出现异常,都会导致火箭不能按预定窗口发射。如果只采用一条轨道,如果火箭出现异常,应急处置完就错过了窗口,没有可用的轨道,无法执行发射任务。窄窗口多轨道是提高发射概率和发射可靠性的一个重要措施,即使射前某个时段出现异常,应急处置延迟几分钟,还可以有发射机会。
▲记者:我们注意到,今年我国几项重大发射任务,都是由长五火箭来执行,为什么这些重大任务只能由长五完成?
▼长五团队:长征五号立项之初,就注定将承担我国新一代的大型航天工程。从立项时间来说,长五火箭先立项,探月工程三期、火星探测、空间站建设,都是在长五之后立项的。正是有了长五火箭,我们才有了不断开拓新航天领域、新项目的新平台,才可以把更大的载荷精准送到预定轨道,更大的工程才能够实施。
同时,这也是有效载荷对运载能力的需求决定的。目前,深空探测有效载荷重量都比较大,比如火星探测是5吨,我国只有长征五号运载火箭具备将5吨有效载荷送入地火转移轨道的能力。本次探月任务要实现月球采样返回,整个探测器包括环绕器、着陆器、巡视器,组合体重量非常大,在我国现有运载火箭中,只有长征五号具备把它送入地月转移轨道的能力。
▲记者:从去年12月到今年,一年之内打4发,长五火箭研制团队是怎样应对高密度发射?
▼长五团队:去年长五遥三复飞以来,我们总共执行了四发飞行试验任务,工作量非常饱满。对于长征五号这一大型新研火箭来说,在不到一年的时间内连续完成4次发射,而且每一次都是重大任务,需要全体研制人员完全投入。一发长征五号火箭的总装时间大概是三个月,总测时间是一个月,进入发射场以后完成整个流程是两个月,也就是说准备一发长五火箭大约需要六个月。为实现一年4次发射任务,基本是几发任务同时并行开展。当一发火箭在发射场发射,另一发火箭就在总装总测,长五研制团队分为几拨,分别在北京、天津、文昌同步开展工作,确保了一年四发任务的完成。这也是史无前例的。
▲记者:每一发长五的实施流程都比其它火箭长,这是为什么?
▼长五团队:长征五号火箭是一个大型低温火箭,助推器、芯级全是低温系统,还有几种全新的动力系统,因此测试工作相对多一些。由于技术状态的原因,流程当中还要进行关键设备、关键单机的生成单元测试、分系统测试匹配,以及发射前总检查工作,工作量较大。不过火箭研制团队也在计划逐步精细化工作流程,逐步缩短准备流程。
▲记者:能否介绍一下与此次嫦娥五号发射有关的地月转移轨道。
▼长五团队:地月转移轨道是一个大椭圆的轨道,近地点200公里,远地点41万公里。长征五号运载火箭可将嫦娥五号探测器直接送入地月转移轨道,不需探测器自身加速。探测器与火箭分离以后,沿着大椭圆轨道飞行,可以到达近月点附近,在近月点附近减速后,形成环绕月球的轨道,再开展行后续下降、上升、返回等工作。
▲记者:后续长五火箭以及团队还有哪些任务?
▼长五团队:“十四五”期间,长五火箭已经非常确定的发射任务大约有10发,都是国家重大航天工程,包括明年长征五号B火箭将执行空间站建设的发射任务。所以完成嫦娥五号发射任务后,长五团队将抓紧时间准备接下来的发射任务。
后续,长五团队将在火箭状态固化、流程优化方面开展工作,经过梳理和精细化流程,在几次飞行试验经验的基础上,优化整个总装总测以及发射场的测发流程,确保在火箭测试覆盖性不减的情况下,优化测试项目,缩短总装总测以及在发射场的测发流程时间,让后续应对高密度发射更加从容。
▲记者:国外有的火箭可以一箭60星发射,长五B能完成这样的任务吗?
▼长五团队:长征五号和长征五号B火箭都有能力执行这样的发射任务。但是否要执行这样的任务,还要看卫星的需求。好比一辆车,坐多少人不仅看车的运载能力,还要看乘车人的感受。
广州日报全媒体文字、图片记者 肖欢欢,通讯员 高崇芮
广州日报全媒体编辑 赵小满