這次“大火箭”飛得更快，“天問一號”成功入軌！[組圖]

7月23日12時41分，長征五號遙四火箭在海南文昌發射場點火起飛，將我國首次火星探測任務“天問一號”探測器送入地火轉移軌道，邁出了我國行星探測的第一步。

“大火箭”首次應用性發射

長征五號遙四火箭

長征五號火箭創新難點多、技術跨度大、複雜程度高，代表了我國運載火箭科技創新的最高水平，是我國由航天大國邁向航天強國的重要標誌。

長征五號火箭副總設計師婁路亮介紹，此前，長征五號火箭共飛行了3次、長征五號B火箭飛行了1次，都屬於研製性發射，而這次是“大火箭”首次應用性發射。研製性發射的主要目的是驗證火箭設計方案的正確性，應用性發射的主要目的是將航天器送入預定軌道。

長征五號和長征五號B火箭“兩兄弟”一個飛得更遠、一個力氣更大，這次任務應用的是擅於“跑長途”的長征五號火箭。長征五號系列火箭的前4次飛行試驗，已經基本對後續探火、探月任務中用到的關鍵技術都進行了重點驗證，確保發射成功。

飛出“第二宇宙速度”

第一、第二宇宙速度示意圖（來自網絡）

此次發射的火星探測器總重超過5噸，比“嫦娥四號”月球探測器重了1噸多，是目前我國發射的最重的深空探測器。與火箭分離後，它還要歷經長途跋涉才能到達火星附近。而與火箭分離時，它的速度只有足夠快，才能夠掙脱地球引力，飛向太陽系，火箭的速度直接決定了火星探測器的速度。

垂直轉運

婁路亮介紹，以往發射的載荷基本在地球軌道範圍內，分離時達到第一宇宙速度，即7.9千米/秒。而這次發射，火星探測器要到太陽系的行星軌道上，長征五號火箭在分離時的速度達到了第二宇宙速度，即11.2千米/秒，將“天問一號”送入近地點高度超過200公里的地火轉移軌道，這也是我國運載火箭飛行的最快速度。

這樣的話，火星探測器在奔火的途中，飛行速度也會更快，就能夠早日到達了。

42條軌道移動“打靶”

從技術區轉入發射區

以往的任務，一枚火箭，有一條軌道就行了，而長征五號遙四火箭有42條，這在中國航天發射史上從來沒有過。為什麼需要這麼多的軌道？長征五號火箭技術人員劉秉介紹，這是由於地球和火星飛行速度不同，相對位置在不斷髮生變化，為了保證火星探測器能精確入軌，讓它更省力氣，研製人員為長征五號火箭發射軌道進行了精細化的“窄窗口多頻道”設計。

劉秉打了一個形象的比方：“如果把發射比作‘打靶’，這次‘打靶’打的是移動靶，火箭不是一直瞄準一個固定的入軌目標，而是要隨着時間的推移，變換不同的軌道。”

從7月23日到8月5日，連續14天，每天都有30分鐘的發射窗口，每10分鐘，長征五號火箭就有一條不同的軌道，每天3條軌道，14天共42條。

隨着地球和火星相對位置的變化，長征五號火箭會選擇不同的飛行軌道，將偏差控制在最小範圍內。

器罩組合體轉運

42條軌道，若還需要設計人員手動選擇，將會導致手忙腳亂，很容易出錯。意想不到的是，設計師已經讓“大火箭”實現了飛行軌道的自動切換，飛行軌道的選擇並不用人工操作，而是由長征五號火箭“自己做主”。每到一個發射窗口，它會自動切換軌道，找到最佳的飛行軌道後，告訴地面人員，然後帶着“天問一號”起飛，送它去火星。

錯過發射窗口要再等兩年

火星，是太陽系中離地球較近的行星。由於公轉軌道的不同，火星與地球最近的距離約有5500萬公里，最遠則高達4億公里。它們就像田徑場上的兩名運動員，沿着兩條相鄰的跑道，繞着太陽奔跑。火星在外圈，地球在內圈。因此，火星上的一天比地球也要略長一點，火星的1年約是地球的1.8年。

地球、火星繞太陽公轉示意圖（來自網絡）

婁路亮介紹，2020年，有短短几周時間，太陽、地球和火星成一條直線。這時，地球與火星之間的距離最短，而這種情況要再次出現恐怕要等26個月了。也就是説，如果長征五號火箭錯過了今年七八月份的發射窗口，就要等到2022年。

因此，今年5月5日長征五號B火箭首飛任務的同時，研製隊伍也在緊鑼密鼓開展火星探測任務的準備工作，包括火箭總裝總測、出廠前的狀態確認、第一時間分析長征五號B火箭飛行結果，確認火箭是否需要改進，從而在長征五號遙四火箭上舉一反三；白天晚上兩班倒，趕在探火任務之前把地面設備全部恢復好……

一次發射，實現三個目標

整流罩裝配

如今，火星探測器已經開始了它的奔火之旅，約飛行7個月後到達火星附近，然後被火星引力捕獲。而到了火星，它都幹些什麼呢？

按照工程計劃，“天問一號”火星探測任務擬通過一次發射實現“繞、落、巡”三個工程目標。“天問一號”到達火星後，會開展火星環繞和着陸巡視，開展火星全球性和綜合性探測，並對火星表面重點地區進行精細巡視勘察，這是其他國家第一次實施火星探測從未有過的。

15個月5次發射

“大火箭”迎來高密度發射

送完“天問一號”之後，長征五號火箭還將探月。近兩年，“大火箭”也是非常忙碌。

2019年12月27日，長征五號遙三火箭發射成功；2020年5月5日，長征五號B火箭首飛成功；2020年7月23日，長征五號火箭成功發射火星探測器。

火箭吊裝

婁路亮説，預計到明年初，長征五號系列火箭還將有兩次發射任務。其中，年底前，長征五號火箭還將把“嫦娥五號”月球探測器送上太空，實現對月球表面的採樣返回；明年年初，長征五號B火箭將發射空間站核心艙。15個月間5發任務，“大火箭”已迎來高密度發射。

【來源：中國運載火箭技術研究院】

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