姜哲 邱晨輝

7月23日，“胖五”即長征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭成功將我國首個(gè)火星探測器送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。從火箭起飛到探測器入軌，“胖五”的飛行過程約有2167秒。可別小看這半個(gè)來鐘頭，為了確保完成任務(wù)，這個(gè)由中國航天科技集團(tuán)一院抓總研制的火箭可是做了精心的準(zhǔn)備。

為了“奔火”，它到底有多拼？記者采訪了中國航天科技集團(tuán)一院火箭研制專家。

根據(jù)發(fā)射任務(wù)要求，“胖五”需要托舉火星探測器加速到每秒11.2公里以上的速度，將探測器直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道，開啟奔向火星的旅程。這一速度被稱為第二宇宙速度，也被稱為“逃逸速度”。航天器只有達(dá)到該速度，才能完全擺脫地球引力，飛向太陽系內(nèi)的其他行星。

此前在發(fā)射月球探測器時(shí)，長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭曾經(jīng)飛出每秒10公里以上的速度。此次“胖五”發(fā)射天問一號(hào)探測器，在國內(nèi)首次達(dá)到并超過第二宇宙速度，飛出了中國運(yùn)載火箭的最快速度。

一院專家告訴記者，對(duì)于普通發(fā)射任務(wù)，1個(gè)發(fā)射窗口只需要設(shè)計(jì)1條火箭發(fā)射軌道。此次任務(wù)則不同。

如果把發(fā)射比作打靶，發(fā)射天問一號(hào)探測器就是在打移動(dòng)靶，因?yàn)榈厍蚝突鹦堑南鄬?duì)位置在不斷變化，只有不斷調(diào)整發(fā)射軌道，才能讓探測器入軌更精確，在“奔火”過程中節(jié)約燃料。

為此，一院研制團(tuán)隊(duì)對(duì)“胖五”的軌道進(jìn)行了精細(xì)化的“窄窗口多軌道”設(shè)計(jì)。

據(jù)測算，此次發(fā)射任務(wù)有連續(xù)14天的窗口期，每天的發(fā)射窗口寬度為30分鐘。研制人員將30分鐘的發(fā)射窗口細(xì)分成3個(gè)寬度為10分鐘的發(fā)射窗口，分別設(shè)計(jì)發(fā)射軌道，將軌道偏差控制在極小范圍內(nèi)。任務(wù)中，通過軟件還可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射軌道的自動(dòng)切換選擇。

長征五號(hào)火箭總指揮王玨說，一次發(fā)射設(shè)計(jì)如此多的發(fā)射軌道，這在中國航天史上絕無僅有。

在“胖五”飛行的2000多秒里，需要經(jīng)歷多個(gè)重要飛行時(shí)序——

“胖五”捆綁了4個(gè)助推器，主要用于在起飛階段及一級(jí)飛行前期提供推力。起飛后約3分鐘，助推器與火箭分離。飛行約6分鐘后，整流罩分離。整流罩主要用于保護(hù)探測器免受火箭上升過程中的氣動(dòng)力、氣動(dòng)加熱及聲振等有害環(huán)境影響。整流罩分離時(shí)，火箭已經(jīng)基本飛出大氣層，進(jìn)入太空。

王玨說，飛行約8分鐘后，火箭一二級(jí)分離，二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)第一次點(diǎn)火，繼續(xù)加速。二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)第一次加速過程大約持續(xù)3.5分鐘，之后二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)第一次關(guān)機(jī)，進(jìn)入大約16分鐘的滑行階段。長時(shí)間滑行技術(shù)，已經(jīng)在長征五號(hào)遙三火箭發(fā)射中進(jìn)行了驗(yàn)證。

此后，火箭二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)第二次點(diǎn)火，完成最后的“沖刺”，持續(xù)時(shí)間約為7.5分鐘。二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)第二次關(guān)機(jī)后，“胖五”還需要完成速度修正、姿態(tài)調(diào)整等過程，最終將探測器送入地火轉(zhuǎn)移軌道。

更值得一提的是，“胖五”是我國第一型開展全要素、全過程、全生命周期工作策劃的運(yùn)載火箭，風(fēng)險(xiǎn)管控工作貫穿于型號(hào)研制全生命周期的各個(gè)階段和環(huán)節(jié)。王玨說，此次任務(wù)從設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)、操作風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)方面，全面識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)源，梳理并分析火箭可能存在的風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，并從設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、管理上采取了22項(xiàng)措施，將風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

他告訴記者，“胖五”研制過程中，研制團(tuán)隊(duì)將設(shè)計(jì)特性分析與控制確認(rèn)作為產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性的重要判據(jù)，在產(chǎn)品驗(yàn)收環(huán)節(jié)進(jìn)行了重點(diǎn)檢查。經(jīng)過檢查，全箭共識(shí)別設(shè)計(jì)特性3萬余項(xiàng)，并通過實(shí)測數(shù)據(jù)、驗(yàn)收復(fù)測、直接旁證等6種控制措施全部進(jìn)行了控制確認(rèn)，有效管控了火箭產(chǎn)品質(zhì)量。

現(xiàn)在，你知道“胖五”有多拼了嗎？

（本組文章均摘自7月24日《中國青年報(bào)》）