新火箭新飞船首飞告捷载人航天第三步拉开大幕

文/ 代振莹 高一鸣

▲ 长征五号B 运载火箭首次飞行取得圆满成功 宿东摄

5 月5 日18 时00 分，中国文昌航天发射场，长征五号B 运载火箭点火升空，随后将新一代载人飞船试验船等载荷送入预定轨道，首次飞行任务取得圆满成功。中共中央、国务院、中央军委致电祝贺。5 月8 日13 时49 分，我国新一代载人飞船试验船的返回舱成功降落在东风着陆场预定区域，新飞船试验船飞行试验任务取得圆满成功，实现空间站阶段飞行任务首战告捷，拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。

“新火箭”长五B 首飞成功

长征五号B 运载火箭是我国乃至亚洲首次发射的超过20 吨的航天器。此次任务的成功进一步奠定了长征五号系列火箭运载能力在世界现役火箭第一梯队中的地位，标志着我国正式打通25 吨级“天地运输走廊”，具备了建设载人空间站等大型空间基础设施的能力，是我国在航天强国建设征程中迈出的关键一步。

长征五号系列火箭由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制，主要包括长征五号和长征五号B 两型火箭，体现了“系列化、通用化、组合化”的研制思想。该系列火箭芯一级直径5 米，捆绑4 个直径3.35 米的助推器，分别采用绿色、高性能的液氧、液氢和液氧、煤油作为推进剂，起飞推力达到千吨级。

与“长征五号”相比，长五B 火箭减少了二子级和级间段，是我国首型“一级半”火箭（助推器又称为“半级”），根据空间站任务要求新研制了长度20.5 米、直径5.2 米的我国最大的整流罩，并对全箭进行了适应性改造。长五B 火箭全长约53.7 米，起飞质量约849 吨，近地轨道运载能力达到25吨级，可满足约22 吨的空间站舱段发射需求。

在此次任务中，采用大推力氢氧发动机的火箭芯一级直接将航天器送入预定轨道，精度堪称“正中靶心”，标志着我国成为极少数掌握“一级半”火箭大推力直接精确入轨技术的国家之一。

此外，型号队伍还突破了低温火箭“零窗口”发射、大直径舱箭分离等一系列关键技术，确保后续空间站舱段准时发射、安全分离、精确入轨，同时也为我国发展更大规模的运载火箭奠定了坚实基础。

据统计，自1999 年“神舟一号”发射以来，我国载人航天工程已先后组织实施16 次重大飞行任务，全部取得成功。本次发射是长征系列运载火箭的第331 次飞行。

新一代载人飞船试验船返回舱成功返回

新一代载人飞船是面向我国近地空间站运营、载人深空探测等任务需求而论证的新一代天地往返运输飞行器，具备高安全、高可靠、适应多任务和模块化设计等特点。新一代载人飞船采用返回舱与服务舱两舱构型，使用相同返回舱，通过配置不同的服务舱模块来适应近地空间站和载人深空探测任务。

新一代载人飞船试验船由中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院抓总研制。此次任务中，新飞船试验船首次采用新型防热材料与结构、群伞系统、着陆缓冲气囊、单组元无毒推进系统、超大型表面张力贮箱等一系列新技术、新产品。

5 月8 日12 时21 分，北京航天飞行控制中心控制试验船完成返回制动，进入返回轨道。13 时33 分，服务舱与返回舱成功分离。13 时49 分，试验船返回舱安全着陆。搜救分队第一时间发现目标并到达着陆现场开展处置，经现场确认，舱体结构完好。

自5 月5 日18 时整新一代载人飞船试验船在中国文昌航天发射场发射升空后，试验船在轨飞行2 天19 小时，通过7 次自主轨控将轨道抬升至远地点为8000 公里左右的大椭圆轨道，制动后以超过9公里/秒的再入速度返回，为返回舱创造了接近第二宇宙速度返回再入的热流条件；再入返回阶段，试验船通过新型返回制导策略控制再入飞行过程，以群伞减速、大型气囊缓冲着陆，在东风着陆场成功回收。

新飞船试验船完成了多项空间科学实验和技术试验，验证了高速再入返回防热、控制和群伞回收等关健技术，获取重要飞行参数，为科学研究和技术改进积累飞行数据。

▲ 降落在东风着陆场的新一代载人飞船 汪江波摄

在轨飞行阶段，试验船返回舱首次采用了国际上推力最大的单组元无毒发动机。该发动机使用的HAN 推进剂具有无毒、无污染等优点，后续将全面替代现有推进剂，进一步提高航天员的安全性。

试验船还首次采用了国内目前空间飞行器用的最大容积表面张力贮箱。贮箱装载了10 吨左右推进剂，充足的推进剂，让试验船具备了更大的轨道机动能力，助力试验船进入远地点为8000 公里左右的大椭圆轨道，为大再入角高速再入返回创造了充分条件。

2 天7 次的自主变轨中，与以往由地面人为控制变轨、进行天地交互和轨道修正的状态不同，此次7 次自主变轨完全依靠试验船自身来完成。综合电子系统和GNC 系统就像飞船的“大脑”一样，综合分析并处理试验船飞行状态。综合电子系统自主生成轨控期间飞行程序，GNC 系统自主确定行驶路线并进行导航，还能实时掌握飞船当前的位置和速度，并自主控制轨控发动机开关机，最终到达目标大椭圆轨道。

再入返回阶段，试验船首次采用的新型防热材料与结构经受考验。整个防热结构在重量同比降低超过30%的基础上，防热效率比神舟飞船还要高，不仅承受住了再入返回过程中最高2000多摄氏度的高温烧蚀，守护了返回舱的安全，而且首次采用可拆卸设计。返回后将烧蚀过的防热结构拆卸，更换一套新的防热结构，并对返回舱进行一次“体检”，返回舱就能投入下一次任务。

试验船在返回过程中到达指定高度后，两具减速伞和3具主伞依次打开。这是此次飞行首次采用的群伞气动减速技术，该技术成功将返回舱的速度从“飞机飞行速度”降为“汽车市区行驶速度”。落地之前，6 个气囊顺利充气打开，首次新型减速缓冲方案帮助舱体平稳“软着陆”，最大程度保证了返回舱的安全、完整回收。

此次飞行另一主要任务是获取在轨数据，为未来研制提供科学支撑。设计人员为试验船量身定制在轨数据获取系统，该系统通过测量返回舱大底和侧壁表面特征点的压力和温度，获取了返回舱高速再入过程的气动力和热特性参数；通过多种传感器网络，获取了船箭分离冲击载荷，以及运载发射、在轨飞行和返回着陆过程的载荷环境。而这些宝贵数据都保存在试验船的“黑匣子”中，为新一代载人飞船的研制优化提供重要参考。

试验船飞行验证的成功实施为研制我国新一代载人飞船，实现我国载人天地往返运输技术由跟跑到并跑、领跑的跨越式发展，为我国载人空间站建造运营和载人深空探测奠定更加坚实的基础，开启我国载人航天工程新篇章。