央广网北京7月23日消息(记者张棉棉 朱永)据中央广播电视总台中国之声《新闻晚高峰》报道,7月23日长征五号遥四运载火箭,也就是胖五成功将我国首个火星探测器——“天问一号”送入预定轨道。这是“胖五”的第五次发射任务,今年第二次执行发射,也是首次执行应用性发射任务。要护送火星探测器一次完成绕着巡三个目标,难度可想而知。让我们通过四组数字,一起来看看“胖五”为了“奔火”究竟有多“拼”?

  “1000”——1000吨的起飞推力

  长征五号运载火箭是我国新一代大推力液体运载火箭,采用“两级半”构型,火箭芯级直径为5米,捆绑四个直径3.35米的助推器,全部采用液氢、液氧、煤油等无毒无污染推进剂;火箭全长近57米,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨,是目前我国运载能力最大的火箭。因为体型比其他长征火箭更加宽大,长征五号运载火箭也被亲切的称为“胖五”火箭。

  如果说拥有运载火箭是加入“太空俱乐部”的入场券,那么运载火箭的运载能力则决定了在俱乐部中的会员等级,因为运载火箭是开展一切航天活动的前提和基础。航天科技集团一院长征五号副主任设计师李平岐说:“运载火箭的能力决定了探索太空的步伐。在运载能力为王的太空时代,谁拥有更强的火箭,谁就掌握更大的主动权。长征五号火箭的出现,让我国火箭运载能力跻身世界第一梯队,也让我们对浩瀚宇宙的探索有了更大的想象空间。”

  相比此前的其他火箭兄弟,“胖五”实力高得多。李平岐介绍:“作为我国首型5米芯级直径的大火箭,长征五号火箭地球同步转移轨道运载能力可达14吨左右,为建设空间站而研制的长征五号B火箭近地轨道运载能力可达25吨。”

  也正因如此,“胖五”有着航天“梦想号”的美誉,有了这个灵活的“胖子”我们才有可能飞向距离地球5500万-4亿千米的火星甚至更远的深空。中国首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰说,此次发射“天问一号”火星探测器是“胖五”第一次工程应用发射,标志着它的关键技术已逐渐成熟,可以正式上岗啦。

  “11.2”——飞出11.2千米/秒的最快速度

  地球万有引力对人类来说就像高速行驶汽车的“安全带”,但它同样也是束缚。根据发射任务要求,长征五号遥四火箭将托举“天问一号”火星探测器加速到超过11.2千米/秒的速度,将探测器直接送入地火转移轨道,开启奔向火星的旅程。11.2千米/秒的速度也就是第二宇宙速度,当航天器的速度达到这一速度时,才可以完全摆脱地球引力,去往太阳系内的其他行星或者小行星,因此也被称为“逃逸速度”。航天科技集团一院长征五号制导系统副主任设计师尚腾解释说:“当运载火箭发射的有效载荷是卫星或者飞船时,它们都是环绕地球做周期运动,运载火箭末级的最大速度需要超过7.9千米/秒的第一宇宙速度即可,第一宇宙速度是航天器沿地球表面作圆周运动时必须的发射速度,也称为‘环绕速度’,如果发射速度低于这一速度,航天器将会在地球引力的作用下,回到地球表面。”

  此前在发射月球探测器时,长征三号乙火箭曾经飞出了超过10千米/秒的发射速度。此次“胖五”发射火星探测器,是我国火箭第一次达到并超过11.2千米/秒的第二宇宙速度,飞出了我国运载火箭的最快速度。

  “42”——42条发射轨道

  由于火星和地球的相对运动,探秘火星的发射窗口大概每26个月才有一次。如果把发射比作打靶,发射深空探测器时的打靶就是在打一个“移动靶”,因为地球和火星的相对位置是在不断变化的,只有不断调整发射轨道,才能让探测器更加精确的入轨,在奔向火星的过程中节约自身燃料。为此,研制团队对火箭发射轨道进行了精细化的“窄窗口多轨道”设计,创造了单次发射轨道设计数量的新纪录,并首次实现了发射轨道的自动切换。李平岐介绍:“根据对任务发射窗口的测算,本次发射有连续14天的窗口期,每天的发射窗口宽度为30分钟。为了更加精细、精准,研制人员将30分钟的发射窗口再细分成3个宽度10分钟的窗口,分别设计发射轨道,也就是每天为火箭设计3条发射轨道,14天的窗口期一共设计了42条发射轨道,将轨道偏差控制在非常小的范围内。一次发射设计如此多的发射轨道,在中国航天的发射历史上也是绝无仅有的。”

  “2000+”——2000多秒的飞行过程

  “胖五”从起飞到与探测器分离,整个飞行过程耗时2000多秒,期间需要经历多个重要飞行时序。尚腾说:“起飞后约3分钟,助推器与火箭分离。长征五号火箭捆绑四个助推器,主要在起飞阶段及一级飞行的前期,为火箭提供推力。飞行约6分钟之后,火箭整流罩分离。”

  飞行约8分钟之后,火箭一二级分离,火箭二级发动机第一次点火,继续加速。火箭二级第一次加速过程大约持续3.5分钟,之后火箭二级发动机第一次关机,进入滑行阶段。滑行时间约16分钟。尚腾介绍:“此后,火箭二级发动机第二次点火,完成最后的‘冲刺’,持续时间大约是7.5分钟。火箭二级发动机第二次关机后,火箭还需要通过速度修正、姿态调整等过程,最终将探测器送入地火转移轨道。”

  特别值得一提的是,考虑到行星引力的问题,各国火星探测器的有效载荷占火箭总体质量的比例都在1%以下。但我们的“胖五”在上天的这2000多秒中,护送的火星探测器却是个“胖姑娘”——重量接近5吨,由环绕器、着陆器和巡视器组成,比“嫦娥四号”月球探测器重了一吨多,是目前我国发射的重量最重的深空探测器。在世界范围看,达到这一重量的火星探测器也是屈指可数。也正因此,大家对它的期待也多了许多。