長征七號面面觀
(2016-06-28 01:40:00)長征七號搭載6類7項新型載荷均為首次發射驗證
長征七號運載火箭搭載6類7項新型載荷均為首次發射驗證——新華社記者獨家採訪長征七號載荷組合體行政負責人唐亞剛
新華社海南文昌6月26日電（記者李國利、曾濤、陳曦、梅常偉）在海南文昌航天發射場首飛成功的長征七號運載火箭載荷組合體由遠征1A上面級、多用途飛船縮比返回艙、遨龍一號空間碎片主動清理飛行器、2個天鴿飛行器、在軌加註實驗裝置和翱翔之星等6類7項載荷組成。這些載荷均為首次發射，將由遠征1A作為演示平台，開展19項科學驗證。
中國航天科技集團運載火箭技術研究院長征七號載荷組合體行政負責人唐亞剛25日接受新華社記者獨家專訪，對各類載荷進行了詳細介紹。
這6類載荷，是從中國載人航天辦公室向全國徵集到的30多項載荷中優化組合選取的。徵集工作從2013年底開始進行，選取的原則有：一是技術要與和平利用空間、載人航天密切相關；二是技術具備前瞻性和創新性；三是各類載荷組合後能模擬貨運飛船的質量、尺寸等要素。
遠征一號甲太空擺渡車
遠征1A太空擺渡車是在遠征一號的基礎上繼承研製的，突破了泵壓式發動機在軌多次起動技術。唐亞剛介紹，現有的衛星都採用擠壓式起動技術，推力相對較小，變軌入軌時間比較長。這次發射的遠征1A太空擺渡車採用了泵壓式起動技術後，推力為衛星變軌發動機的10餘倍，能夠加速飛行器的入軌，快速把飛行器送到預定軌道。
遠征一號的發動機只能起動2次，而遠征1A的發動機可以起動20次，這也就意味著「升級版」的太空擺渡車可以把更多的「乘客」送到不同的地點，變軌能力大大地增強了。
長時間高精度在軌導航控制技術也是遠征1A這次要驗證的關鍵技術之一。唐亞剛介紹，現有衛星和飛船基本都是靠地面上行指令控制飛行，而長征一號甲此次完全靠預先設定的程序自主飛行。其採用的多約束高精度再入預測制導技術、正推力矢量制導技術等在國內飛行器上均是首次運用。
多用途飛船縮比返回艙
多用途飛船縮比返回艙主要任務是通過配置氣動測量感測器，測量返回艙再入大氣層過程中的返回艙表面壓力、溫度和熱流等數據，獲取返回艙氣動特性參數，突破並驗證未來載人飛船返回艙的新氣動外形設計，是對未來載人飛船關鍵技術進行在軌演示驗證的一次飛行試驗。
唐亞剛說，今後的返回艙將載人更多，在軌飛行時間會更長。同時，通過對可拆卸防熱結構設計、新型輕量化金屬材料製造等關鍵技術驗證，對結構可重複使用設計和設備可重複使用技術進行研究。多用途飛船縮比返回艙飛行任務是未來我國新一代載人飛船飛行試驗規劃的第一步，將開啟我國新一代載人飛船研製工程的序幕。
遨龍一號空間碎片主動清理飛行器
中國是關於空間碎片控制等《外空物體所造成損害之國際責任公約》的簽署國。我國作為負責任大國，承諾控制和減少空間碎片，為了履行這一義務和責任，我國不停地在嘗試突破空間碎片清理技術。
唐亞剛介紹，為了驗證空間碎片清理的技術，遨龍一號飛行器上裝載了一台機械臂，將模擬在太空抓取廢棄衛星和一些其它大碎片，並帶到大氣層進行燒毀。遨龍一號的應用，將會減少空間碎片，節省太空軌道資源。
天鴿飛行器
天鴿飛行器的主要作用是驗證空間組網通信技術。此次發射的2個天鴿飛行器將組網進行相互通信。
唐亞剛說，下一步，可以發射更多的天鴿飛行器，進行局域組網，相互之間通信或與地面進行通信，可以作為發生災害等情況的應急通信手段。
在軌加註實驗裝置
在軌加註實驗裝置主要是驗證我國的太空加油技術。唐亞剛說，衛星、飛船等飛行器的壽命主要由推進劑決定，如果飛行器的推進劑消耗完畢，可以通過空間「加油機」為飛行器重新補充燃料，延長其壽命。
此次發射，主要是為了驗證對接機構的密封性研究、在空間失重環境下推進劑傳輸的特性等方面。雖然在軌加註實驗裝置不是首次發射，但是此次載荷運用了很多新技術和器件，譬如新的板式貯箱，其對推進劑蓄留和管理的能力也將得到驗證。
翱翔之星
翱翔之星是由西北工業大學主持研製的立方星。此次發射主要驗證偏振光導航技術。唐亞剛介紹，太陽光照射在不同厚度的大氣上，產生的偏振光頻譜特性不一樣。這次發射，將對這些特性數據進行收集和分析。
唐亞剛介紹說，此次發射翱翔之星是國際範圍內首次進行偏振光導航技術的驗證，技術成熟後，將作為飛行器導航的主要手段之一。
海南文昌航天發射場首戰告捷 躋身世界先進發射場行列海南文昌航天發射場２５日晚成功將長征七號運載火箭發射升空。這標誌著我國自主設計建造、綠色生態環保、技術創新跨越的新一代航天發射場正式投入使用，開啟了我國發射大推力運載火箭的新征程。經國務院、中央軍委批准立項，海南文昌航天發射場於２００９年９月開工建設，由測試發射、測量控制、通信、氣象、技術勤務保障等五大系統組成，主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站、貨運飛船、深空探測器等發射任務。
海南文昌航天發射場主要位於海南省文昌市龍樓鎮，佔地１６０００餘畝，建有長征五號和長征七號兩型運載火箭發射工位、垂直總裝測試廠房和水平轉載測試廠房、航天器總裝測試廠房、航天器加註扣罩廠房、指揮控制中心等，是一座發射能力強、運載效率高、射向範圍寬、安全可靠、生態環保、利於國際合作、世界一流的現代化新型航天發射場。
海南文昌航天發射場蘊含多項技術創新。面對高溫高濕高鹽霧、強降雨強颱風強雷暴等沿海氣候條件，攻克了地基止水、建築抗風、防腐防雷等一系列工程施工技術難題；全面採用液氫、液氧、煤油等無毒無污染新型推進劑，集約化設計兩型火箭垂直轉運軌道，實現了生態型環保型發射場建設的突破；採用「新三垂一遠」測試發射模式，攻克了新型運載火箭推進劑貯運、加註、控制等技術難關，實現了大推力火箭發射能力的突破；運用自主可控的國產軟硬體開發平台、一體化試驗任務組織指揮平台和自動化運行測試的發射場運行管理系統，實現了組織指揮一體化、操作使用遠程化、信息管理網路化和技術保障智能化。
與酒泉、太原、西昌等內陸發射場相比，海南文昌航天發射場具有更加靠近赤道、三面臨海、射向範圍寬等突出優勢。它的建成和投入使用，形成了我國沿海內陸相結合、高低緯度相結合、各種射向範圍相結合的發射場格局，使我國航天發射場整體布局更為合理、體系更為完善；將我國近地軌道運載能力提升到２５噸、地球同步轉移軌道運載能力提升到１４噸，推動了我國由航天大國向航天強國的跨越發展；基本滿足國內外的衛星發射各種軌道要求，可發射的航天器種類多，進一步提高了商業發射競爭能力，促進了國際合作和擴大對外航天發射服務。
海南文昌航天發射場是我國第一個完全對外開放的航天發射場，由西昌衛星發射中心建設、管理和使用。發射場計劃今年下半年發射長征五號大推力運載火箭，2017年上半年發射天舟一號貨運飛船。未來，我國的探月工程三期飛行器、現代化空間站等都將在這裡發射升空。
「小黃帽」為返回艙安全「回家」保駕護航為了讓多用途飛船返回艙安全著陸，航天科研人員們這次為返回艙戴上了一頂全新打造的「小黃帽」。別小看這頂「小黃帽」，它不但跑得比聲音還快，而且還可以矯正多用途飛船返回艙的飛行姿態，是安全返迴路上的重要一環。「小黃帽」全稱為「超音速穩定傘」，是中國航天科技集團第五研究院５０８所為我國飛船主降落傘系統配備的首頂超音速傘。與神舟飛船返回艙主傘慣用的紅白相間圖案不同，超音速穩定傘是通體的黃色。
中國航天科技集團第五研究院５０８所的科研人員介紹，多用途飛船返回艙像一個頭部窄巧、底部敦實的「不倒翁」。在再入飛行過程中，返回艙將採取大底朝前、小頭朝後的「仰卧」姿態，安裝在頭頂的主降落傘系統會順勢迎風開傘。但返回實驗艙的氣動外形是未經在軌飛行試驗驗證的全新設計，在再入飛行中有可能會出現小頭朝前、大頭朝後的「俯衝」姿態。一旦返回艙逆風而行，主降落傘系統將無法順利工作。
正是考慮到這一點，科研人員在主傘艙旁邊安裝了「小黃帽」。如返回艙出現「掉頭」現象，「小黃帽」可憑藉風力矯正返回艙的飛行姿態，從而保障主降落傘的正常工作。
科研人員介紹，「小黃帽」充氣張開後呈半球形，用長達２０米的細長連接帶拖曳著多用途飛船返回艙。神舟飛船、嫦娥五號試驗飛行器使用的航天器降落傘一般都是在亞音速條件下打開。從大氣層外返回地球，並在超過１馬赫的超音速條件下開傘飛行，「小黃帽」是頭一個。因此它要應對更加惡劣的環境，如劇烈震顫、反覆充氣以及空氣摩擦產生的高溫等。
為了幫助「小黃帽」應對重重考驗，研製過程中，科研人員在傘形選擇優化、材料特性研究、主要承力件結構設計等方面開展了大量的模擬計算，並經過風洞試驗、高塔投放試驗、結構強度試驗等實驗驗證，最終確定了「小黃帽」的技術狀態。
據介紹，目前在我國航天系統里，「小黃帽」和它的朋友們已達數十種不同類型，包括平面圓傘、十字形傘、導向面傘等各類傘形，並成功應用於探空火箭回收、返回式衛星回收、載人飛船回收等領域。其中最大的降落傘主傘傘衣攤開後相當於３個籃球場大小，傘繩拼接為一根後將長達４．４公里；最小的傘面積不超過０．１平方米，包裝後體積不超過一本新華字典大小。
中國開始研製新載人飛船更大、更舒服
長七搭載的返回艙26日在東風著陸場成功著陸。
中國新一代中型運載火箭長征七號(簡稱長七)25日晚在海南文昌航天發射場成功首飛,26日下午4時左右長七搭載的多用途飛船縮比返回艙在巴丹吉林沙漠腹地成功著陸。如果說長征七號運載火箭的發射成功揭開了中國新一代運載火箭發射的序幕,那麼它所搭載的縮比返回艙的成功回收則向外界展示了中國未來一代載人飛船的雛形。《環球時報》記者26日採訪多位專家,對此次返回艙的幾大技術亮點進行了解讀。
新外形返回艙首次亮相
據介紹,新一代多用途載人飛船縮比返回艙高2.6米,重2.8噸,採用圓錐側壁加球冠大底的結構構型,其結構主體分為頂部、側壁、大底三部分。頂部有傘艙、彈射器、導航天線、黑障天線等設備。頂部還是返回艙的主要承力部位,在返回段開傘過程中將承受很大的衝擊載荷。側壁包括防熱層、蜂窩板和壁板,其中防熱層有4塊,並與蜂窩板連接在一起,再用螺接的方式與壁板相連接。側壁上主要安裝有姿態控制、氣動測量功能的設備。大底是緩衝著陸衝擊載荷的部位,大底由金屬大底和防熱大底兩部分組成,其中金屬大底上主要安裝有信息管理、能源管理、回收、氣動測量等功能的設備;防熱大底上還布設了氣動測量功能設備。
一名不願透露姓名的中國專家26日對《環球時報》記者表示,該返回艙至少有三大特點。首先,縮比返回艙採用新外形,這是一個縮小比例的倒錐形返回艙,而不是「神舟」飛船以往的鐘形返回艙,和美國的「獵戶座」和載人型「龍」飛船比較相似。此次搭載返回艙的主要目的是驗證返回艙的氣動外形設計,為新一代飛船研製積累實驗數據。這個外形將可以承載更多航天員進行深空探測,所以要獲得氣動方面的重要數據。其次,新的返回艙採用了可重複使用技術,返回艙的金屬結構和防熱結構是分開的,這就可以驗證其金屬結構在經歷了重返大氣層的「烤」驗後是否可以繼續使用。之前,雖然有些試驗也在地面上進行了模擬測試,但通過這次的實際返回將取得一系列寶貴數據。還有就是,該飛船返回艙還採用了一些新的技術,包括黑障通信能力、超音速降落傘等。
彈道式返回為降低技術風險?
據報道,返回艙在「神舟」飛船返回艙的備用著陸場——東風著陸場著陸,以往都是在內蒙古四子王旗著陸。報道稱,在飛船返回階段,首次採用彈道式返回——在長征七號上面級和返回艙組合體分離後,指揮中心不對返回艙進行控制,返回艙依靠分離時的速度和姿態返回著陸。在返回過程中,由於它會受到風速等氣象因素影響改變軌跡,所以增加了著陸點的不確定性,使著陸範圍擴大。此次設定的返回艙著陸區範圍為2萬多平方公里。著陸場系統副總設計師卞韓城表示,「雖然增加了測控回收難度,但卻能獲得更為真實、珍貴的實驗數據」。不過,在環境複雜的廣闊區域著陸,對於空中和地面搜索隊伍是一次考驗。根據央視傳回的返回艙回收現場圖像,整個過程非常順暢。
專家介紹,彈道式再入飛行器的升阻比為零或者接近零,在空氣中只產生阻力而不產生升力,或者只產生有限的升力,但這個升力沒法控制。這種飛行器在大氣里「飛行」的時間很短,不超過400秒,氣動加熱量相對較小,再入過程無法控制。而且過載較大,最大制動過載仍然有8-10G,其技術難度較小,但對航天員的身體影響較大,目前載人飛船基本不採用彈道式再入方式。目前載人飛船返回艙較多採用的是半彈道式載入飛行器。該類飛行器具有有限、可控制的升力。
專家認為,返回艙採用了全新的氣動外形,這個外形完全可以採用半彈道式再入方式,之所以採用彈道式再入方式是為了免去較為複雜的控制系統,降低成本、減少風險。另外通過這次試驗獲取參數,也可以更好地為正樣研製特別是控制系統研製積累相關經驗。
中國未來飛船更大、更舒服
專家認為,這次縮比返回艙的相關試驗釋放了中國新一代多用途載人飛船的研製已經開啟的信號。返回艙採用新的外形,要通過試驗獲得一手數據才能驗證這種外形是否能夠正常工作、返回,是否可以重複使用。
專家表示,從這次返回的縮比返回艙便能一窺中國下一代飛船的大致形態。目前,美俄正在研製的新型載人飛船也大都採用這種外形,實踐證明這是比較合理的一種模式,不僅可以用在深空探測方面,同時還可以用在近地軌道,現在的技術已經允許將這種外形的返回艙造得更大,讓航天員乘坐得更舒服。目前的返回艙太狹窄,航天員不太舒服。新一代飛船主要用於深空載人探測,未來的飛船如何命名還不知道。但從目前看到的外形來看,未來中國的載人飛船肯定會拋棄「聯盟」構型,與當前最先進的飛船看齊。
長征七號並不是中國最大火箭下半年長征五號推力達一千噸
長征七號火箭於25日晚上8時左右從海南島上新建的文昌航天發射場升空。它的首飛將作為我國載人航天工程空間實驗室任務階段的發令槍，刷新中國航天多個紀錄，掀開中國火箭發展的新篇章。其主要任務將是向中國計劃於2022年左右投入運行的空間站發射貨運飛船。
182秒，火箭一二級分離。此時，火箭已經飛出地球大氣層。
211秒，整流罩分離。地面跟蹤測量數據顯示，長征7號整流罩殘骸濺落中國南海黃岩島附近海域。
為了填補長征五號和長征六號中間的空白，也為了給未來的貨運飛船提供運載工具，2010年，長征七號便被提出。長征七號作為我國目前近地軌道運載能力最大的火箭，它的近地軌道運載能力達到13.5噸，箭體總長53.1米，芯級直徑3.35米，捆綁4個直徑2.25米的助推器，起飛重量597噸。
節能環保巨大創新
老一代長征系列火箭大量使用劇毒的肼-四氧化二氮燃料，從保護自然環境以及工作環境的角度來看，研製新型的環保運載火箭也是十分必要的。長征七號換成了液氧與煤油作為推進劑，更為環保。此外火箭還配備了我國目前最先進的高壓補燃液氧煤油發動機，並且採用6台並聯起飛工作，起飛推力達到730噸。
2016年9月中國最大火箭發射：長征五號
2006年中國立項研發新型「大火箭」方案，旨在能夠造出媲美俄羅斯和美國的超級火箭，而且要符合中國航天發展現有需求和未來需求，長征五號設計方案正式提出，火箭長度約56.97米，起飛質量867噸，火箭總推力達到10500千牛。，地球同步轉移軌道和近地軌道運載能力將分別達到13噸、23噸。中國未來天宮空間站、北斗導航系統的建設，探月三期工程及其它深空探測的實施都將使用該火箭系列。
（圖為美國60年代研製的「土星-5」號運載火箭，起飛質量3038噸，具備將118噸載荷送入近地軌道、47噸載荷送入月球軌道的能力。中國長征五號遠超）
長征五號/遠征二號預計於2016年9月底至10月初在文昌衛星發射中心首飛。首飛成功後長征五號將成為中國運載能力最大的火箭。2025年至2030年之間，研製長征九號火箭，起飛推力4000噸級，110米長，能把120噸的航空器送入太空，這將能把3至5人送到月球。
「當今中國的技術和實力，已超過美國的阿波羅登月時期。在15年之內，中國完全可以實現載人登月，將2至3人送上月球，並且能夠成功返回。」首次月球探測工程副總設計師龍樂豪充滿信心地說，那時中國將在月球建造基地，將第一面五星紅旗插上月球，開啟中國人太空探索的新時代。
文昌是中國未來的「休斯頓」
我國月球探測工程第三步是「回」，首次月球樣品自動取樣返回探測。龍樂豪說：「"回』，就是從月球取樣後，返回地球的發射任務，將來由海南文昌衛星發射中心擔任。那時要用到起飛推力近1000噸、直徑5米的長征五號大推力火箭。」
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