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星海微萤(文摘版)

为天文研究工作者、天文爱好者和大众提供有用的信息

 
 
 

日志

 
 

航天(2016 年 11 月 C)  

2016-11-06 17:55:15|  分类: 航天 |  标签: |举报 |字号 订阅

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我国由航天大国迈向航天强国(2016 11 4 日文汇报)

撑得住、点得着、分得开(2016 11 4 日文汇报)

胡旭东:读秒长五的“掌舵者”(2016 11 4 日文汇报)

“勇士六人组”:为火箭“输血”的人(2016 11 4 日文汇报)

远望号船队完成长五海上测控(2016 11 4 日文汇报)

长征五号:中国航天进入大火箭时代(2016 11 4 日文汇报)

专家访谈:“冰箭”射天,两代航天人锻成“中国芯”(2016 11 4 日文汇报)

长五威武首飞成功(2016 11 4 日新民晚报)

中国航天进入“大火箭时代”(2016 11 4 日新民晚报)

《歌唱祖国》响彻南海边(2016 11 4 日新民晚报)

上海技术助“胖五”冲上云霄(2016 11 4 日新民晚报)

外媒评述:中国跻身运载火箭“顶级联赛”(2016 11 5 日参考消息)

可多次往返天地的“卫星班车”(2016 11 5 日科技日报)

长征五号“时间指挥官”: 3000年误差不超过1秒(2016 11 5 日科技日报)

外媒高度关注中国长征五号首发(2016 11 5 日科技日报)

朱磊:我为“胖五”设计“时装”(2016 11 5 日科技日报)

“北斗”导航创新应用才能成市场“爆点”(2016 11 5 日新民晚报)

航天技术将助力三江源国家公园建设(2016 11 6 日光明日报)

世界上还有哪些“大火箭”(2016 11 6 日光明日报)

我国将用15年打造天地一体的量子互联网(2016 11 6 日科技日报)

咱家壁纸或许跟长征五号是“亲戚”(2016 11 6 日科技日报)

图片新闻:景海鹏在天宫二号介绍太空中的饮食(2016 11 6 日科技日报)

2016,创新技术飞向新高度(节选)(2016 11 6 日科技日报)

在太空能泡茶还能“挑食”(2016 11 6 日文汇报)

 


文汇报 2016 11 4

最大推力新一代运载火箭长征五号发射成功标志着——

我国由航天大国迈向航天强国

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

昨日2043分,长征五号在文昌航天发射场点火升空。

新华社记者李刚摄

 

本报文昌113日专电 (特派记者张晓鸣 赵征南) 记者从国防科工局、国家航天局获悉,1132043分,我国最大推力新一代运载火箭长征五号,在中国文昌航天发射场点火升空,约30分钟后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,长征五号运载火箭首次发射任务取得圆满成功。此次发射成功,标志着我国运载火箭实现升级换代,运载能力进入国际先进行列,是由航天大国迈向航天强国的重要标志。

长征五号是无毒无污染绿色环保型新一代运载火箭的基本型,火箭采用5米直径芯级,捆绑43.35米直径助推器,全长约57米,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨。长征五号首次采用芯一级250吨级氢氧发动机与4枚助推器各2120吨级液氧煤油发动机的组合起飞方案,10台发动机同时点火,实现了我国异型发动机起飞技术的重大突破。

长征五号运载火箭工程实现了我国液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨越,填补了我国大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白,

代表了我国运载火箭科技创新的最高水平,为我国新一代运载火箭系列化、型谱化发展奠定了坚实的技术基础,是实现未来探月工程三期、载人空间站、首次火星探测任务等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障。

长征五号运载火箭工程于2006年经国务院批准立项研制,由国家国防科技工业局牵头组织实施,中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制。遵发展航天、运载先行”“运载发展、动力先行理念,2000年,我国先行启动了120吨级液氧煤油发动机和50吨级液氢液氧发动机研制攻关,其科研成果直接转化支撑了长征六号、长征七号等新型运载火箭研制并首飞成功。

此次长征五号运载火箭搭载的是由远征二号上面级和实践十七号卫星组成的载荷组合体。远征二号上面级是我国目前规模最大、变轨能力最强的液体动力上面级,与长征五号运载火箭组合使用后,可有效提升一箭多星发射并直接入轨的能力,进一步提高长征五号运载火箭发射任务适用性和使用灵活性。实践十七号卫星是由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院抓总研制的地球同步轨道新技术验证卫星。卫星入轨后,中国卫通集团有限公司将开展地球同步轨道通信广播业务,并择机开展空间碎片观测、新型电源、电推进等多项新技术验证工作。

长征五号运载火箭在首次使用的中国文昌航天发射场一号工位成功实施发射。文昌发射场是我国第一个滨海航天发射场,具有纬度低、发射效率高、射向宽、运输便捷等优势,能够满足新一代运载火箭和新型航天器发射任务需求。长征五号运载火箭飞行控制中心由西安卫星测控中心承担,全程负责对火箭基础级、上面级进行跟踪测量,以及载荷在轨测试和长期管理。

 


文汇报 2016 11 4

长征五号首飞特别报道

撑得住、点得着、分得开

上海航天创新技术助推征五号首飞

本报特派记者 张晓鸣  赵征南

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

撑得住,点得着,分得开。中国航天科技集团公司八院承担了长征五号43.35米助推器的研制任务。助推器为火箭提供90%以上的起飞推力,是火箭起飞的主要动力源。

200610月立项启动以来,上海航天助推模块先后完成了以低温纵向耦合振动(POGO)分析和抑制技术、氦加温增压技术、低温贮箱绝热结构技术等为代表的14项重大关键技术攻关,有力确保了型号的按期发射。

小身材助力大个子

与传统捆绑火箭主要依靠芯级来进行支撑不同,长征五号的整箭和载荷质量全部集中在四个助推上,形象地说就是要满足“撑得住、点得着、分得开”三大要求。

“撑得住”是指全箭加注完成后,助推器承担了全箭约870吨的重量,同时起飞段也主要依靠助推器8120吨液氧煤油发动机的推力,这进一步提高了火箭的运载能力,也对助推器的结构设计提出了非常高的要求。

“点得着”是指助推器的增压输送系统能够创造满足液氧煤油发动机点火的条件,并在飞行中提供稳定的推力。针对长征五号大推力液氧煤油发动机的特点,助推器采用了全新的液氧箱大流量氦气加温增压方案,可有效保证发动机的稳定工作。

“分得开”是指助推器推进剂耗尽后,芯级与助推器之间的前后捆绑连接结构能够可靠解锁,实现助推器与芯级的安全分离。

此外,长征五号助推器首次采用了气动外形良好的斜头锥和前捆绑主传力结构,是目前国内最大的偏置集中力舱体。在飞行时助推产生的推力通过头锥上的前捆绑点传递给芯级,在头锥不足0.1平方米的前捆绑点处需要承受300多吨的偏置集中力载荷。

为此,团队为头锥量身定制了一款专属的“梁式”承载偏置集中力构型,用3000多个零件铆接而成斜头锥,而锥体与芯级的前捆绑点轴承支座则采用了一体化设计。同时为模拟斜头锥真实的载荷受力情况,团队还在国内首次开展了多舱段联合低温静力试验,突破了大型捆绑火箭偏置集中载荷结构的设计瓶颈,为长征五号火箭首飞打下了坚实基础。

“三室一厅”应对共振

在火箭尤其是大型液体运载火箭上,全箭的自振频率和动力系统的自振频率接近时就会产生耦合共振。

专家介绍:“这种共振就像人的心脏不停地抖动会严重威胁生命,在火箭上,共振会造成箭体结构损坏,后果不堪设想。”

为此,现任长征五号副总指挥兼副总设计师鲍国苗说,长征五号研制之初就非常重视POGO的抑制,确定了使用蓄压器作为抑制火箭POGO的关键单机。

助推器蓄压器因其由三个气腔和一个液腔的主体结构组成,研制人员形象地称它为“三室一厅”。其工作环境恶劣,环境温度低,且振动量级大。研制人员把助推器蓄压器产品的研制作为重中之重的任务。

回顾“三室一厅”的研制历程,可以说困难重重,前后进行了21次振动摸底试验。这些振动试验量级大且为低温环境,随机振动试验条件尤为严酷。为了寻找一台合适的振动台,科研人员跑遍了各大振动试验厂家。

鉴定级振动中膜盒破裂问题,是“三室一厅”研制过程中的一个重大问题。为解决该问题,八院对膜盒结构型式和材料进行了改进。针对另外一个研制难题———鉴定级振动中充气管断裂问题,八院前后设计了9种充气管方案,最后优选了金属软管方案。

2014年,低温蓄压器产品状态得到了确定,全面进入批产阶段。为全面把控产品质量,八院专门针对膜盒产品编制了验收细则,内容涉及膜盒的整个生产过程,设置了强制检验点和重点环节。每批产品均组织了专业的验收小组,不放过产品的任何瑕疵。

十年磨一“箭”离不开团队合作精神

长征五号从2000年到2006年的预研,再从2006年立项研制到2016年的首飞,前后经历了十多年的发展。不过,在专家看来,用十年时间研制一型火箭,而且是结构如此复杂、难度系数这么大的火箭,时间并不算长。

比如,在助推器研制阶段每一个重大节点会议上,与会专家提到最多的就是四个字:“接口复杂”。这个接口关系到底有多复杂呢? 八院805所长征五号总体主任设计师李泯江介绍道:“单台助推器对外与7大系统有近80个接口关系;助推器内部5个系统间近400个接口,涵盖电气、机械和气液各类接口,涉及近20家单位。”听上去就像一团乱麻,万一一个接口关系协调不到位,后果不堪设想。

设计人员开动脑筋,运用表格分类法,从外向内,从接口类型到接口功能,明确各个接口要求,严格控制接口状态,最终确保近2000个助推器接口协调匹配。

此外,全冗余闭式增压控制、高压大吸力电磁阀、高减压比减压器、双触点压力信号器、低温耐大量级振动蓄压器、大直径低温管路补偿及密封技术等一系列在八院运载火箭首次进入工程应用的技术,实现了运载火箭动力系统技术的升级换代。

在这十多年间,八院负责助推器研制的型号“两总”(总指挥和总设计师) 几易其人。卸任的“两总”也都没有真正“离开”过型号,都在关注着长征五号的研制进展,提供帮助和支持。正是有了这种敢于担当、善于突破、勇于拼搏的团队合作精神,长征五号才能从纸面上、电脑里,逐步从生产车间里孕育出来,最后一箭冲天,进入太空,点亮苍穹。

(本报海南文昌113日专电)

 


文汇报 2016 11 4

在测发大厅,“01”绝非念念倒数口令那么简单

胡旭东:读秒长五的“掌舵者”

特约撰稿 宗兆盾

本报记者 赵征南

通讯员 胡 刚 刘远航

“各号注意,1分钟准备……10……54321,点火!”今晚,在中国文昌航天发射场,人们屏住呼吸,跟随“01”指挥员胡旭东洪亮的读秒声,一起紧张,一同震撼。随着长征五号成功发射升空,举国欢腾,36岁的胡旭东和他的声音一起成了各方关注的焦点。当他走出测发大厅,面对扑面而来的聚光灯,他淡淡地说:“我只是按规定执行了任务程序而已。”

又有多少人知道,按规定执行任务程序的背后,他和他的同事们付出了多少心血?“01”,绝非念念读秒口令那么简单。

他是测发大厅的总调度

在发射场测发大厅,“01”是最小的数字,却几乎担负着最大的责任。在发射前30分钟内,他是总指挥、总调度,一个声音号令21个系统、100多个岗位、1000多名操作手。

“现在都是计算机控制,你们‘01’的倒数只有象征意义了吧?”

“意义大着呢。我的倒数声协调这各个号位的工作,相当于他们用我的声音丈量着自己的‘步幅’,口令不能出错。”胡旭东说,“特别是一旦出现紧急情况,‘01’还要负责及时调整口令,有时会下达推迟甚至终止的口令,一步步退回待发状态。”

胡旭东告诉记者,作为总调度,“01”要熟悉工作流程,了解各系统的工作内容和协同关系,具备指挥、组织、计划、协调的综合能力。光在工作上下功夫还不够,心理素质也得时常锻炼,因为他在处理各种应急问题时必须沉住气,迅速地作出决策,决不允许任何一个环节出现失误。一旦失误,不仅可能导致发射的失败,甚至会造成更可怕的灾难。

不仅如此,“自己的嗓子得像大熊猫一样爱护,绝不能失声。”他说。

自信来自读秒之外的努力

一旦出了状况,胡旭东身后还有一位备用“01——长七“01”王光义可以替换。不过,胡旭东一直保持着最佳状态,避免临阵换将的发生。长五发射前两天,记者在发射场遇到了胡旭东,这位文昌航天发射场副总工程师的眼神中透露着一种坚毅的自信。

他的自信源自他在读秒之外的努力。早在4年前,他就已经开始主动研究长五的特点。“2012年,我带领大批骨干到北京、西安、上海、天津等地进行新一代火箭的学习和研究。从产品研制开始,积极跟踪各类大型试验,积累了大量的火箭数据。”他说。

早在西昌时,胡旭东“排故能手”的称号就已声名远扬,但他常说“成绩属于过去,对长五的学习才刚开始”。初到文昌发射场的他为了全面拿准、吃透长征五号火箭,启动“白加黑”模式,硬是把每个原理、每个系统、每个岗位都完全弄懂吃透,成了发射场的“一口清、问不倒”。

在文昌,长征五号火箭演练任务期间,在泄回液氢对接二级氢排连接器时,突发重大故障,氢箱测压管与箭上连接处氢气泄漏,氢浓度报警仪瞬时发出刺耳的警报声,随时可能发生爆炸危险,胡旭东没有丝毫的迟疑,果断决策应急处置,与一线参试人员连续奋战40多个小时,成功完成氢加排连接器脱落二次对接,创造了世界航天奇迹。其间他没有吃一口饭、没有休息一分钟,直到危险解除才松了口气。

他的自信还来源于技术的进步。胡旭东说,他下达口令依靠的是我国自主开发的指挥显示系统,可以将发射场五大系统——测发、测控、通信、气象、勤务保障所有的数据综合在一个平面上进行展示,让指挥员的决策判断更加全面。

(本报海南文昌113日专电)

 


文汇报 2016 11 4

“勇士六人组”:为火箭“输血”的人

特约撰稿 宗兆盾

本报记者 赵征南

通讯员 刘远航 彭 博

在发射场,加注团队被称为航天发射中“刀尖上的舞者”,每天的工作就是和上千立方的易燃易爆燃料打交道,转运、转注、调试、加注,每一项工作都需要精力高度集中,务求精确谨慎,分毫不差;他们被叫做“生死线上的勇士”,时刻面对的是极其危险的液氧液氢,低温冻伤、高压冲击、燃料泄漏,他们无时无刻不在面临危险的考验。然而任务的危险并没有阻碍他们前进的脚步,而每一项考验后面都紧紧关系着整个发射场的安危。

4个多月前,一支由发射场最勇敢的人组成的团队,亲手把长征七号火箭的推进剂燃料安全、准时输送到了火箭的贮箱,使火箭获得了翱翔太空的动力。

如今,长征五号再次为这支团队磨出了刀尖的极限。长五首飞任务首次大规模使用液氢作为火箭推进剂。为此,将筹措生产液氢达上千立方,并需加注约430立方。如此大规模的生产、转运、加注、使用液氢燃料,在国内都尚属首次,极具危险和挑战。

8月中旬开始,液氢的生产转运工作就已经开始。这项工作要求把液氢加注库区的5个空贮罐转运至生产厂家,全部注满液氢后停放在公司库区,待加注前转运回库区进行连接加注。

由于液氢会不断回温汽化,导致罐体压力升高,所以一旦贮罐注满液氢后,就需要人员24小时不间断对贮罐压力进行观测记录,必要时还要进行泄压操作。这项工作既要求谨慎细心,又极其辛苦枯燥,而且危险性较高。系统指挥员王海燕精挑细选,最后确定由张中恩、田强强、金倩倩、张海月、刘红兵、李泉林6人组成的“勇士六人组”来执行这项任务。他们六人按两人一组,每组监测12个小时,全程监测罐体压力。近两个月时间,他们硬是咬牙坚持了下来,其间没有一人因个人原因提出换班或者耽误工作,两个月时间平均每人瘦了两斤,值班任务一结束,六人踏踏实实在床上睡了一整天。

付出总有回报。在“勇士六人组”和其他加注小组的努力下,火箭推进剂加注圆满完成,多贮箱并行加注泄回、全系统氢气置换等多项技术在基地发芽生长。

(本报海南文昌113日专电)

 


文汇报 2016 11 4

远望号船队完成长五海上测控

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

远望号船队参试设备。

唐旭南摄

 

本报讯 (记者王星 通讯员朱红金  陈国玲)昨日2116分,远望5号船在太平洋预定海域圆满完成长征五号运载火箭海上测控。至此,长征五号运载火箭海上测控任务圆满结束。

昨日2043分,长征五号运载火箭在文昌航天发射场顺利升空。飞行大约8分钟进入远望7号船测控范围。作为陆海接力测控的第一棒,远望7号船及时发现捕获跟踪目标。后将测控接力棒依次传给远望6号、5号船。任务中,3艘测量船克服新海域、新火箭、新软件、新弹道、新设备、新载体等特点难点,发现目标及时,跟踪连续稳定,遥测、数传数据获取完整,圆满完成了火箭与上面级分离前后火箭测量及上面级和卫星的测控任务,为任务的顺利实施提供了有力的测控支持。

据了解,自今年7月入列以来,远望7号船圆满完成了神舟十一号载人飞行等3次海上测控任务。圆满完成长征五号运载火箭海上测控任务后该船将返回祖国,这也标志着该船今年海上测控任务画上了圆满句号。远望5号、6号船将继续执行后续卫星发射的测控任务。

 


文汇报 2016 11 4

长征五号:中国航天进入大火箭时代

本报记者 赵征南 张晓鸣

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

长征五号拥有中国眼中国芯中国梦

孙浩摄

 

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

长征五号通过垂直转运从总装厂房运至发射塔架。

孙浩摄

 

2016113日,长征五号运载火箭从海南文昌发射场1号工位发射升空的那一刻,在场的航天人心潮澎湃。

“航天一甲子,长五三十年”。没错,从1986年在国家863计划支持下开展新一代运载火箭的论证,到新一代运载火箭中第一个立项研制的型号长征五号首飞成功,他们已经等了30年。

作为我国新一代运载火箭系列的基本型,也是目前我国体格最大、推力最大、运载能力最大的火箭,长征五号采用全新设计的箭体结构、动力、电气和发射支持系统,大幅提升我国进入空间的能力,性能进入世界先进之列,为我国新一代运载火箭系列化、型谱化发展奠定坚实的技术基础。

“长征五号具有更新换代的意义。毫不夸张地说,这是我国自1975年首次采用3.35米直径运载火箭,41年后在运载火箭领域迎来的又一次跨越。”航天科技集团一院长征五号火箭副总设计师朱曦全说,“这场能力之战、跨越之战、信心之战、未来之战,我们打赢了!

为何航天人如此在意长征五号的首飞任务? 火箭发射前夕,记者走进文昌发射场,采访了任务相关的专家和领导,邀请他们对该问题进行了解答。

“大火箭”源自航天工业体系的跨越

“长征五号有几个突破,包括新结构、新动力、无毒无污染、高可靠。其中,最核心的突破便是‘大火箭’的结构。”朱曦全说。

作为长征系列家族的第17个孩子,与它的兄弟相比,最直观的变化就是长五更高,也更胖了,是家族之中当之无愧的巨无霸。

长征五号总长约57米,站起来有20层楼那么高;起飞重量约870吨,相当于170只成年非洲象。它的腰更粗,直径从过去的3.35米增加到5米,因此又被人形象地称为“胖五”。

想把火箭“吃胖”,可不是那么容易的事情,长征五号的增肥计划足足实施了30年。哪怕不算前20年的研制期,仅仅是2006年立项后的砺“箭”,长五就花了10年时光。在新一代运载火箭中,长五是最先启动研制的型号,但却比他的两个“弟弟”长六和长七更晚出鞘。

“我们常说,航天发展,运载先行,火箭的运载能力有多大,航天的舞台就有多大。而大块头方能有大力气,‘大火箭’是火箭实现运载能力重大跨越的基础。”朱曦全说,“之前我国火箭箭体直径最大的只有3.35米,5米直径大型箭体结构为我国运载火箭首次采用。从3.355,需要整个航天工业体系的提升。因此长征五号设计、制造、试验难度之大,前所未有。”

“可以说,从设计的能力、加工焊接的技艺,再到地面各种试验,都是一个个飞跃。”航天科技集团一院长征五号火箭副总设计师娄路亮告诉记者,5米直径的箭体结构,意味着从基础的机械加工、贮箱的焊接、铆接所有的工装,都要经受考验。就拿连接贮箱的铝合金环这样一个零部件来说,制造必须有5米的数控机床,焊接必须有支撑基础。再拿火箭的管路来说,是现役火箭的两到三倍,而且跨度大、距离长,容易累积误差,如果克服不了,就导致无法装配。

被“大火箭”逼出来的创新包括成功生产我国最大的5米直径贮箱高精度全自动大型焊接设备;实现搅拌磨擦焊技术在火箭贮箱生产中首次应用;制造出难度极大的5米直径的长21米的大型液氢贮箱,是我国目前最大的运载火箭结构件;5米贮箱采用工艺性好的球冠底形状,取消了锁底焊结构,工艺性、可制造性大大提高,为我国火箭史上的首创;改进贮箱液压试验技术,采用液氮进行低温贮箱的地面内压试验,大幅减轻结构重量……

大块头光生产出来不行,还得运出去。此时,文昌发射场的建成,恰好解决了这一难题。“正因为长五立项,才有文昌发射场。因为对长五以及今后的大推力火箭而言,空运不行,没有这么大的飞机;陆运也不行;过不了部分隧道;只有海运有可行性。”中国文昌航天发射场工程建设指挥部主任周凤广说,“可以说,航天大国到航天强国的这条路,只有从文昌发射场才能跨出去。”

不要小瞧可靠性“0.01”的提升

和以往火箭相比,长五是一枚全新研制的火箭,核心技术具有完全自主知识产权。全箭采用了247项核心关键新技术,新技术比例高。而国际上研制新型火箭,包括卫星飞船,采用新技术的比例一般不超过30%。因此,长五的研制复杂程度超过以往任何一个型号的长征系列火箭。

不过,它的设计可靠性却达到了历史最高:0.98,比过去最高的执行载人航天任务的长二F火箭的0.97还高,达到或领先国际水平。

0.01,很多人不以为然。可是,对于可靠性而言,这已经是一个不得了的突破了。

“火箭的可靠性是一个系统工程,由很多方面构成,涉及到发动机、箭体结构、控制系统、火工品等。全箭的设计可靠性一般要先分配到各个系统,再分配到各个单机。全箭0.98的可靠性意味着部分单机的可靠性可能达到0.9999或者更高。”朱曦全说,“或许换个角度也方便理解,火箭的可靠性是0.98,不可靠性就是0.02,与过去0.03的不可靠性相比,降低了1/3,反过来可以说可靠性标准提高了1/3。如果将来实现0.980.99的进步,可靠性标准就将再提升50%。”

“火箭的可靠性不会达到1,但可以在设计、生产、试验、管理等方面努力,向1不懈追求。”他说。

为了提高设计可靠性,长征五号的核心控制仪器普遍采用了“三取二”的冗余技术。娄路亮对此进行了解释:“双冗余就是有备份,比如一只表不准,还有另一只表可以参照,如果取两者的平均值,结果的准确度也会受一定影响;而三冗余先要进行一次筛选,‘少数服从多数’。比如当三只表出现了不同的示数,可以将偏差较大的那个值去掉,取剩下两个的平均值。这样一来,产品的可靠性就会大大提高。”

同时,长五火箭由于具有更大的推力,可以减少火箭的级数,从而减少火箭的分离次数,提高火箭的可靠性。

此外,充分的地面试验,可以验证运载火箭的设计方案和生产工艺的合理性,尽可能地暴露问题,检测火箭的各种故障,提高火箭的可靠性。“不仅要找到问题,还要弄清机理,并采取有效的改进措施,同时还要举一反三,看看其他型号有无类似问题。”朱曦全说。

对于火箭而言,每减少3公斤的自重,就能增加1公斤的运载能力。“胖五”为了减肥,已经在壳体使用强度高、耐腐蚀、重量轻、成本低的铝合金材料。它还想继续“瘦”下去,就看了看自己的肚子,觉得太肥,就想让肚子里的燃料贮箱先瘦下来。到最后,贮箱的铝合金内壁最薄处只有3毫米。

有时,火箭设计师就是要在大推力和轻结构上找平衡。5米直径的薄壁低温贮箱,系我国第一次使用,原先的设计方案行不行呢?

朱曦全告诉记者,通过贮箱低温静力试验,贮箱的焊缝出现了一道约300毫米的裂缝,如果裂缝在实际飞行中出现,整个箱体的结构会失稳,飞行就会失败。找准了问题,科研人员就开始攻关,他们发现贮箱箱体能应对的压力虽然超过实际飞行的压力,但没有达到设计压力的要求,后来通过改善受力设计和焊接工艺的综合办法,终于攻克了这个难题。

为了让火箭更可靠,长五研制经历了6储箱液氢状态低温静力试验、贮箱的声发射技术试验、助推器分离试验、振动试验、整流罩分离试验等关口,在试验中掌握了第一手的数据,为设计、生产、制造提供了有效地解决方案。

探月探火还是要看“胖五”

“本次发射是长征系列火箭第238次发射,可以说,这次任务是我国航天史上最具挑战的一次发射。”长征五号首飞任务指挥部质量监督组组长毛万标说,“长征七号运载火箭只是部分检验发射场设备设施,长五首飞任务依然是新火箭、新设施、新保障、新要求,难度大、风险大。从上世纪九十年代开始,国际上航天发射首飞成功率是67%。”

最终,长五完美发射。未来,它还将吹响我国运载火箭迈向“新长征”的号角。

“长五在绿色、大推力,研发体系,系列化、组合化、模块化,液体发动机技术,运载能力等五个方面实现了重大突破,其中,运载能力的突破非常关键。”国防科工局系统工程司副司长赵坚表示,长征五号具有高达0.0146的运载效率,以及极强的运载能力:它的近地轨道运载能力为25吨级,地球同步转移轨道运载能力为14吨级,地月转移轨道运载能力为8吨级,地火转移轨道运载能力为5吨级。

在他看来,长五首飞是我国运载火箭升级换代的里程碑工程,是我国由航天大国向航天强国迈进的重要支撑和显著标志之一。从此,中国航天进入大火箭时代,未来,还会有长征八号等重型火箭的出现,实现国人进军深空的梦想。而且也是头一次步入“航天产业以人为本”的发射时代——高可靠、高安全,绿色、无污染。而且由于长征五号采用“三个模块、两种发动机、一个系列”的发展思路,6种构型同时优化,为客户提供了更多的选择,在国际化上开创了新的发展空间。

此次长五首飞的目标很明确,在于验证长征五号运载火箭全箭设计方案正确性:考核全箭完整飞行程序;考核火箭全过程环境适应性;获取火箭全过程飞行数据,全面检验技术指标实现情况;验证运载火箭与发射场、测控系统工作流程合理性。

“在新一代运载火箭发展计划里,为了如期实现探月三期的目标,长五遥一、遥二都是试验发射,直到遥三才开展应用发射。”赵坚说。

“试验发射必不可少。”娄路亮说,“现在所设0.98的可靠性,只是设计可靠性。拿发动机来说,芯级发动机和助推级发动机单独测试都没问题,但两者联合工作时有什么新情况会发生,只有真正飞天了才知道。”

目前,长五的任务定位是为后续探月工程三期、载人航天、火星探测等国家重大科技专项和重大工程的顺利实施提供有力保障。根据国家的规划,长五首飞成功后,长五遥二在明年还有一次试验发射;到了明年年底,长五遥三就将迎接一场硬仗,正式执行探月三期采样返回任务;到2020年,在“胖五”的支持下,中国的火星探测计划就将成为现实。

(本报海南文昌113日专电)

 


文汇报 2016 11 4

专家访谈:“冰箭”射天,两代航天人锻成“中国芯”

——访长征五号运载火箭总体主任设计师黄兵

发展航天,运载先行;运载发展,动力先行。作为我国目前最大推力的运载火箭,长征五号最大的亮点之一,就是三型两种新型火箭发动机,提供的总推力达到了1078吨。其中,助推级采用8120吨液氧煤油发动机,该型发动机已经在长征七号、长征六号首飞任务中表现完美;此外,作为长五火箭一、二级芯级主动力,芯一级为2台起飞推力50吨,共计100吨的氢氧发动机,填补了我国大推力氢氧发动机的空白,芯二级为2台真空推力9吨,共计18吨的高性能膨胀循环氢氧发动机,我国氢氧发动机研制实现了技术上的跨越。

“冰箭”比冲大

文汇报为何大家都把长征五号称为“冰箭”?

黄兵:因为火箭肚子里装了满满的超低温液氧液氢燃料,那是一个远比冰雪世界更冷的环境。其中液氧达-183℃,液氢温度达-253℃,十分接近绝对零度-273.15℃,我们平时都用热力学温标(K)来表现类似的超低温。

文汇报为何氢氧发动机能成为长征五号的一级主动力,而不是我国现阶段所能掌握更大推力的液煤发动机?

黄兵:今年6月已实现成功首飞的长征七号芯一级采用的也是如今作为长征五号助推级的120吨液煤发动机,产生的最高压强达500个大气压,相当于把黄浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。以目前的技术来看,推力上要比50吨氢氧发动机大。的确,大火箭离不开大推力,但发动机性能还有一个非常重要的考核指标,即比冲,指单位推进剂的量所产生的冲量,描述的是效率。

为了打造新一代运载火箭,上世纪七十年代起,老一辈航天人就开始了液氧液氢发动机的研究;到了上世纪九十年代,在长五的研制过程中,部分专家曾提出新一代运载火箭可使用研制风险较低的液煤发动机;但最后,在对运载火箭的性能进行综合评判之后,还是加紧研发氢氧发动机。

因为液氢液氧燃料比冲比液氧煤油高,高比冲意味着高效率,即达到一定推力可使用较少的推进剂,推进剂节约的重量便可分配到运载物上,使火箭的运载能力大大提高。对长五这样的运载火箭而言,我们要追求运载能力,必须使用高比冲的燃料。

目前,是否采用氢氧发动机,也成为运载火箭先进性的重要标志之一,掌握大推力氢氧火箭发动机技术,是一个航天大国的必然要求。

文汇报相较常规燃料发动机,超低温的氢氧发动机最大的优势是什么?

黄兵:首先就是上面提到的运载效率高。液氢是火箭化学推进剂中能量最高的燃料,氢和氧燃烧所能获得的高空比冲,比现有常规燃料发动机性能提高约50%,是当前已知推进效率最高的化学推进剂火箭发动机。氢氧推进剂的高能效、产生推力所需燃料少的特性,使火箭运载的推进剂重量大幅减少,对于提高火箭的运载能力具有至关重要的作用。

其次是环保。相对于普遍具有毒性和强腐蚀性的常温推进剂而言,作为低温推进剂的氢氧燃烧产物为洁净度达99.99%的纯净水,具有绿色、环保、零碳排放等优点。氢氧发动机是世界上排放种类最少、最绿色环保的发动机,因此长征五号运载火箭也被成为“绿色火箭”。

“冰箭”隔严寒

文汇报如果用手触摸“冰箭”的外部,会把手冻住吗?

黄兵:当然不会。虽然火箭体内90%以上都是这种深低温燃料,但它的外表面温度依然可以一直保持在0℃以上。这是因为燃料的贮箱外都穿着一层“隔寒服”,既保住燃料的温度,又让火箭内部的仪器、设备、电缆等正常工作。

这件“隔寒服”不到30毫米,却有三层:“棉花层”又叫“低密度全闭孔泡沫塑料绝热层”,厚度为10-20毫米,由多种原材料按照配比高速撞击混合反应而成。在“棉花层”两侧,“隔寒服”的“里”是一层胶粘剂,不到1毫米,比“棉花层”更适应金属材料的热胀冷缩,且摩擦力大,能同时与金属材料的贮箱和“棉花”完美贴合,设计人员又叫它“缓冲层”。“隔寒服”的“面”是一层蘸胶玻璃纤维织物,非常薄,也叫保护层,可以保护“棉花”不吸收外界水气、不被损坏,更好地发挥隔温性能。

文汇报使用超低温液氧液氢燃料对火箭的设计、使用和维护而言还提出了哪些更高的要求?

黄兵:氢氧发动机,特别是液氢,它的低温、低密度、易燃、易爆特性对设计提出了很多要求,特别是安全上的考量,因为氢的沸点和燃点很低,遇到我们肉眼看不见的火星都可能燃烧,浓度达到一定比例甚至会发生爆燃。

其次,氢的密度比煤油低,贮箱更大,对材料和工艺都有非常高的要求,尤其是焊接和密封,稍不留神,氢便容易漏出来。此外,不同于液煤所用的遇氧能自燃的化学点火管方式点火,氢氧是用火药点火器点火,点火前要进行预冷。氢氧发动机是典型的低温发动机,工作前要利用液氧和液氢将发动机各类部件的温度预冷至大约-180℃或-250℃,温度高了,发动机工作就会异常。长征五号的预冷模式舍弃了挤压排放遇冷模式,因为会损失燃料;最终采用围绕贮箱,自下而上的循环预冷模式,这是我国第一次采取这种预冷技术。我们从摸清低温介质的特性开始,历经10多轮试验,埋头做了3年。

与此同时,还有一些针对全箭安全的处理。比如,火箭操作采用“远控”;系统具有连接器自动脱落的能力;燃料加注后具备一段时间内推迟发射的能力等。

共有三种动力循环方式

文汇报为何说长征五号在动力循环系统上也取得了极大的突破?

黄兵:原先的火箭,一般只用一种或者两种动力循环系统,而长征五号身上却体现了三种动力循环方式,这太不容易了。助推级液煤发动机采用了较为新颖的高压补燃循环;芯一级氢氧发动机采用了传统的、可靠性更高的燃气发生器循环;芯二级氢氧发动机采用的膨胀循环方式,系我国首次使用,是国内工作时间最长的火箭主动力发动机。

文汇报无论在液氧煤油发动机,还是氢氧发动机,研制试验过程中都曾经出现过故障,您如何看待研制过程中的类似波折?

黄兵:发动机的工作太复杂了,组织燃料、高速旋转、低温到高温、常压到高压,极短的时间内一系列细节都要统统应对。无论在哪个国家的发动机研制过程中,前期都有可能经历一系列挫折。只有跨越了这些弯路,不断考核其性能指标,不断地进行试验,才能掌握第一手的反馈数据,不断提高结构的完整性和性能的可靠性,直至达到最完美的方案。“发动机是试出来的”,一点也不夸张。

文汇报如何评价长征五号三型两种新型火箭发动机齐出的意义?

黄兵:对于火箭发动机这种高精尖技术而言,那些老牌航天强国的保密措施非常严格,我们只有依靠自主研发。从不会到会,这是一个巨大的跨越;只要打破了这个瓶颈,我相信,在从尝鲜到完美的这个过程,随着我国整个工业水平的提高,我们追赶世界顶尖水平的速度将越来越快。

 


新民晚报 2016 11 4

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长五威武首飞成功

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

我国首枚大型运载火箭长征五号在中国文昌航天发射场点火升空

新华社记者 李刚 摄

 

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

本报讯  综合新华社消息:1132043分,我国最大推力新一代运载火箭长征五号从中国文昌航天发射场点火升空,约30分钟后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道。此次成功发射,标志着我国运载火箭实现升级换代,运载能力进入国际先进行列,是中国由航天大国迈向航天强国的重要标志。中共中央、国务院、中央军委致贺电,祝贺长征五号运载火箭首次飞行任务圆满成功。

长征五号运载火箭实现了我国液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨越,采用5米直径芯级,捆绑43.35米直径助推器,全长约57米,起飞重量约870吨;具备近地轨道25吨级、地球同步转移轨道14吨级的运载能力,比现役火箭地球同步转移轨道运载能力提升了2.5倍以上。

长征五号代表了我国运载火箭科技创新的最高水平,填补了我国大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白,首次采用芯一级250吨级氢氧发动机与4枚助推器各2120吨级液氧煤油发动机的组合起飞方案,10台发动机同时点火,起飞推力达1060吨,实现了我国异型发动机起飞技术的重大突破。

长征五号是实现未来探月工程三期、载人空间站、首次火星探测任务等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障。按计划,2017年嫦娥五号落月采样返回、2018年发射空间站核心舱、2020年发射火星探测器等任务都将依靠长征五号来实现。

 


新民晚报 2016 11 4

一声惊雷长五冲天  探火”“奔月成为可能

中国航天进入“大火箭时代”

特派记者  程绩

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

胖五,威武!昨日2043分,在一片欢呼声中,我国首枚大火箭长征五号在海南文昌航天发射场首发成功。

10台最新的液氧发动机,以1060吨的大推力,将800多吨的长征五号平稳地送到太空时,产生的最高压强,相当于把上海黄浦江的水打到了5000米海拔的青藏高原。

大地震颤,海天回荡。昨晚,椰林海风见证着长征五号的雄壮,见证中国航天迎来一个崭新的时代:大火箭时代。未来,长征五号将担负起发射空间站核心舱、月球探测器、火星探测器等一系列最艰巨的任务。

后延发射成功  小问题花了点时间

发射前发现一级助推器氧排气的管道出现问题,后来又发现一级芯级的氢氧发动机在遇冷过程中出现意外,温度降不下来,但科技人员非常镇定,采取各种预案、措施,最终赶在发射窗口时间之前解决问题,后延发射成功!昨晚,国防科工局系统工程司副司长赵坚回顾发射过程,不禁激动。

长征五号的发射窗口从昨天18时开始。1515分,文昌基地101塔架的中层回转平台打开,长征五号火箭早早地展现全貌,直径5米、通体白色的大火箭威武地站在活动发射平台上,额头上的五星红旗和胸前中国航天四个大字分外醒目。

此时,航天基地和附近的7个观测点都已人声鼎沸。虽然发射前官方始终没有宣布准确的发射时间,但文昌当地组织观看发射的旅行社都将发射对准了晚上6

1640分,发射场地亮灯,部分人员开始撤离。17时刚过,央视新闻距离发射塔架2.8公里的摄像机开始在线直播,半小时内就吸引数十万人。所有人都在等待胖五迎着夕阳冲破云霄的时候,他却笃定得很。18时没有动静、19时没有动静,直到20时,航天基地才听到指令员倒计时40分钟的响亮命令。

此时,发射场的天气情况并不是非常理想,寒冷风大,而且一度下起雨来。不过,中国航天科技集团一院设计人员杨喜荣说,长征五号在风速20米每秒的环境下转场也不会有问题。

十年磨砺一箭  为了这一刻等了30

2043分,零号指挥员胡旭东的倒计时响彻航天基地,“987654321,点火!随着一声令下,长征五号带着巨大的火光腾空而起,拖曳着一束耀眼的白色尾焰冲向天空。因为胖五身型庞大,所以现场观看发射时的震撼更加强烈,发动机巨大的轰鸣声在海天之间久久回荡。

身高、腰粗、力气大,胖五证明自己是强壮不是虚胖。

当宣布发射成功的一瞬间,指挥中心内有工作人员流下眼泪,这样的场景在见惯大场面的航天人中并不多见。我们大家都知道长征五号发射最关键,也最难。长征五号运载火箭总设计师李东说。发射难度有多大?仅从一个细节就可见一斑,在我国新一代长征火箭中,胖五是最先启动研制的老大哥,结果却比长征六号和长征七号这些兄弟们更晚成家立业

2006年,国家正式批准立项研制长征五号之前,它就经历了长达20年的研制期,立项后,又经历了十年磨一。可以说,为了昨晚的首飞成功,中国航天人等待了30年。今年10月,中国航天刚刚过完60周岁生日。由此可见,一枚长五,半部中国航天史。

以往长征火箭使用零部件最多几万个,而长征五号使用零部件达十几万个,它的设计量是以往火箭的3.5倍以上。为应对这个新挑战,长征五号火箭采用了全新的全数字化三维的设计方法,精细到连每一颗螺钉的大小和位置都一目了然。

和以往的火箭相比,长征五号的核心技术具有完全自主知识产权。全箭采用了247项核心关键新技术,新技术比例几乎达到100%。与此同时,长征五号的设计可靠性却是最高的,设计可靠性达到了0.98

2006年长征五号正式立项时,曾被外国专家嗤之以鼻,他们认为大火箭所需要的大推力发动机,中国能设计出来,也不可能制造出来

1970年长征一号运载火箭发射开始,到昨晚的长征五号发射任务成功。我国长征系列运载火箭共发射238次,发射成功率高达97%

从常温推进到低温推进、从串联到捆绑、从一箭单星到一箭多星,长征五号是中国航天人不断挑战自我的缩影。

完成升级换代  未来都是胖五的舞台

长征五号发射成功,标志着我国火箭运载能力大幅提升,地球同步转移轨道运载能力由5.5吨提升到近15吨,近地轨道运载能力提升到25吨。

长征五号首飞成功,标志着我国运载火箭实现升级换代,运载能力进入国际先进行列,是由航天大国迈向航天强国的关键一步。国家航天局原局长、中国工程院院士栾恩杰说。

就综合性能而言,长征五号已跻身世界主流大火箭阵营,必将大幅提升我国自主进入空间的能力。李东说。

此前有航天科技的工作人员表示,长征五号首飞成功后,将是运载能力世界第二的火箭。

中国航天的未来,都是胖五的舞台,备受瞩目的探月工程三期,的最后一步,从月球上抓把土再回到地球,这就需要强大运载能力,长征五号当仁不让;而构成中国空间站的每个舱,都是20吨级,这种重量也只有靠长征五号来推。

更加令人振奋的好消息是,长征五号只是我国大火箭发展的开始,中国载人航天工程副总指挥雷凡培此前接受央视采访时披露,目前我国在新一代运载火箭的研制上仍在加大投入,未来,运载能力超过百吨的重型火箭也已经进入关键技术的攻关阶段。

预计到2019年能够完成这一阶段技术攻关的任务,初步论证的结果,近地轨道的运载能力在100130吨左右,可以实现到更远的星球上巡视探测,也可以把人送上月球进行科学研究。雷凡培说。

航天专家普遍认为,长征五号火箭的成功,不仅标志着长征系列火箭的升级换代,更带动了整个研制平台和产业链的更新。这将为我国新一代运载火箭的系列化、型谱化,以及未来我国运载火箭技术的发展奠定基础。

(本报文昌今日电)

 


新民晚报 2016 11 4

《歌唱祖国》响彻南海边

面朝大海,仰望星空。这是中国文昌航天发射场的第二次发射。就在长征五号发射前几日,这里被正式命名为“中国文昌航天发射场”。“我们每个文昌人都很骄傲,因为我们也能在国际上代表中国了。”发射场所在的龙楼镇镇长陈东明说。

昨天是工作日,又是从下午到晚上择机发射。海南人再次展现了对火箭发射的热情,因为15时起文昌大道要封闭,所以13时不到,2条团体游线路、6条自驾游线路已经车水马龙,近10万人涌往7个官方推荐的观测点。

而龙楼镇大小酒店宾馆近几日已无房可订。记者在山海天酒店沿海沙滩观看点看到,这里已设置好长达数公里的隔离栏,防止游客过于接近海边,疏散通道也有指示牌提示。

当长征五号从地面发射升空,游客们齐齐欢呼。来自海南万宁市的胡杨江先生是半个航天迷,“中国的太空探索一次又一次站到了一个新的起点。作为中国人,能亲自见证长征五号的首次发射,感到非常自豪。”

在现场,记者又一次听到了近千人自发高唱的《歌唱祖国》。

海南文昌航天发射场,是我国第一个低纬度滨海发射场,具有发射效率更高、射向更宽、运输更便捷等优势。就在4个月前这里迎来首次发射,如今,文昌航天人将把长征五号送上太空。未来,这里还将承担货运飞船、大吨位空间站等航天器发射任务。

与此同时,航天经济也在文昌火热升温,铜鼓岭生态旅游开发区等配套项目建设提速,目前在文昌和龙楼镇,航天特色旅游、滨海旅游等已初具规模。

 


新民晚报 2016 11 4

为长征五号火箭提供90%以上的起飞推力

上海技术助“胖五”冲上云霄

本报记者  叶薇

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

发射!昨天2043分,我国最大推力新一代运载火箭长征五号直冲云霄。这个“大个子”将在中国航天史上留下浓墨重彩的一笔,它肩负着我国探月三期工程、载人空间站工程和火星探测工程等大型载荷和深空探测任务载荷的发射任务。

从天宫二号、神舟十一号,再到今天的长征五号,从甘肃酒泉到海南文昌,连月来,上海航天人转战多地,任务不停,斗志满满。

在长征五号的研制中,上海航天承担了4个助推器的研制任务,为火箭提供了90%以上的起飞推力。长五火箭起飞的动力源从何而来?从每一个技术点、每一项试验、每一次挫折以及每一次通宵达旦的拼搏中来。

十年磨一“箭”  “胖五”实现飞跃

对上海航天技术研究院科研一部部长蔡益飞来说,长征五号是名副其实的十年磨一“箭”。“2006年,国家正式批准立项研制,到今天历经整整十年。其实,前期论证和攻关更早时候就开始了。”

研制人员亲切地称这个大家伙叫“胖五”,它可不是一般的胖。

“胖五”的“腰围”大:芯级直径达5米,助推器直径达3.35米。这是目前我国研制火箭中直径最大的,而目前我国现役火箭箭体直径最大的只有3.35米。

“身高”长:长征五号运载火箭总长约57米,相当于20层楼那么高。

“心脏”强:大体格的长五火箭有12颗“大心脏”。充足的燃料,强劲的动力,让长五火箭的运载能力一跃达到国际一流水平。在运载能力上,长征五号的能力和国外现在主流大型运载火箭相当,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,比现役火箭的运载能力提升了2倍以上,可与美国宇宙神5、德尔塔4,欧洲阿里安5等世界主力大型火箭比肩。

“胖”并不是身体的简单放大,从设计能力、仿真手段、加工制造以及各种地面试验,都是一个飞跃。

长征五号意味着什么?蔡益飞介绍,它的发射成功,是中国火箭技术的巨大跨越,不仅标志着长征系列火箭的升级换代,而且带动了整个研制平台和产业链的更新。

“我们航天人一直有句话,运载火箭的运载能力有多大,中国航天的舞台就有多大。长征五号将大幅提升我国自主进入空间的能力,把中国火箭送入包括美国、欧洲和俄罗斯在内的世界主流火箭阵营,是我国由航天大国向航天强国迈进的重要标志之一。”

“胖五”站得稳  助推器有奥秘

长征五号由5米芯级火箭和43.35米助推器组成,是国内首个采用助推器支撑的捆绑火箭。

这个大块头的4条腿就是目前国内最大的低温液体助推器,是长征五号起飞的主要动力源,提供了全箭90%以上的起飞推力。

从姿态上说,全箭竖立时,靠分布于4个助推上的12个支撑点停放在发射台上。在役火箭都是通过芯级下的4个支撑腿,支撑火箭站立,而长五的支撑腿在助推器下,相当于站姿由以前的立正姿势,变为现在的叉开腿站立。

这种方式,一般在助推器质量和规模相对芯级较大的捆绑火箭上,如美国的航天飞机、大力神3C/4、欧洲阿里安5等等。要实现这种支撑,对助推器的结构设计要求非常高,不仅要做到“立得住”“站得稳”,承受住火箭800多吨的自身质量,经受住海南发射场特有的大风等考验,而且还要在火箭助推飞行的过程中,能将几百吨的推力有效传递给芯级并经受发动机产生的复杂热环境的考验,做到“绑得牢”“耐高温”。

“这一个助推器就相当于一枚单级火箭,除了没有控制系统,可以说火箭有的东西它都有,五脏俱全。”蔡益飞介绍,助推器上的设计参数更加复杂,一个遥测参数要比长征四号全箭的参数都要多。

长征五号运载火箭不仅块头大,而且技术新,比我们国家过去任何一个型号的长征火箭都要复杂。以往长征火箭使用零部件最多几万个,而长征五号运载火箭使用的零部件达十几万个。它的设计量是以往长征火箭的3.5倍以上。

斜头锥设计  技术强颜值高

身材霸气的“胖五”脑袋尖尖的,4个助推器也都是”斜头锥”,“依偎”在芯一级的身旁。

设计斜头锥的目的是啥?据长征五号第二任副总设计师张卫东介绍,长征五号采用了前捆绑点传力设计方案,飞行时助推器的推力通过头锥上的捆绑点传递给芯级,推动整个火箭克服重力飞起来。“这种助推捆绑优点是控制方便、能极大地改善芯级部分舱段的载荷环境,提高运载能力。不过对于助推器而言,给前捆绑点所在的头锥舱段结构设计带来了相当大的难度。”

据测算,在头锥不足0.1平方米前捆绑点处单点载荷达到了315吨。助推器头锥结构在设计时除了要考虑集中力的传递和扩散外,还需要考虑偏置载荷引起的附加弯矩对结构的影响。

0.1平方米就相当于一本书大小,要在这上面集中315吨的力,再传输扩散到芯级上去,这种大集中力从点到面的扩散结构设计,给我们带来了很大的挑战。”上海宇航系统工程研究所副所长梁建国介绍,“整个助推器用的是全新的铝合金材料和环保精密的制造技术,但为了最大程度让火箭轻装上阵,材料分布的厚薄并不均匀,承力大的地方厚,而其他地方设计得很薄。”

团队为头锥量身定制了一款专属的“梁式”承载偏置集中力构型,用3000多个零件铆接而成斜头锥,而锥体与芯级的前捆绑点轴承支座则采用了一体化设计,用1吨重的高硬度钢材在数控机床上加工到130公斤,切削率近90%,有效保证结构的强度和轻质化。

同时为模拟斜头锥真实的载荷受力情况,团队还在国内首次开展了多舱段联合低温静力试验,突破了大型捆绑火箭偏置集中载荷结构的设计和试验瓶颈,为长征五号火箭的首飞打下了坚实的基础。

这样的斜头锥设计不仅提升了“胖五”的颜值,还能够减小空气阻力,改善了气动环境,让“胖五”飞起来更省力,从而提升运载能力。设计师们从最初研制时,就想把它打造成更有力量的火箭“男神”。

“冰箭”很环保  攻克温控难关

经过15年不懈攻关,8台全新研制的120吨液氧煤油发动机被装配在长征五号运载火箭的4个助推器上,4台全新研制的氢氧发动机在一级和二级火箭上各装配了两台。

120吨液氧煤油发动机的威力到底有多大?专家打了个形象的比喻,120吨液氧煤油发动机产生的最高压强达500个大气压,相当于把上海黄浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。

不同于目前使用化学燃料的常规火箭,长征五号运载火箭采用无毒、无污染的液氢液氧作为推进剂。在其800多吨的身体里,大部分是-252摄氏度的液氢和-183摄氏度的液氧,这已经接近低温的极限,长征五号也因此被称为“冰箭”。

环保低温火箭,对研制人员带来的一大挑战是“降服低温”。“低温推进剂在储存上的温控措施很关键,箭体和外界环境温度高,温差有200多摄氏度,如果密封性不好,很快就蒸发掉了。”梁建国介绍,在贮箱和输送系统的密封性问题上,研制人员采用了金属差压式密封方式,密封圈在低温和常温上的密封性能一致,甚至温度越低,压力越高,密封性能越好。

针对长征五号个头大、动力强、发动机入口压力高等要求,研制团队采用了全新的液氧箱大流量氦气加温增压方案。氧箱大流量氦气加温增压系统是全新研制的,而且气瓶数量多、连接接头多,存在一定的风险。为此设计团队联合总体开展了多轮次的复核复算,并针对接头多的风险,采取多种过程控制措施,开展大量压力强度和气密试验,确保了系统的可靠性。

“低温下储存要测量很多参数,到底性能、温度、压力怎么样,要在超低温下测量。研制工作中从选择材料、试验到高精度测量的采集和传输,突破了很多技术难点。”

数字化设计  “胖五”出生更顺

长征五号火箭第一次采用数字化三维结构设计,使效率得到大幅提升。“过去搞设备安装的是个苦活累活,还老挨骂,一个地方做不好就得返工。安装和设计不符的情况很多。现在采用数字化设计,三维模型直接下到生产车间,有什么问题都能提前发现,长五的整个总装过程是一气呵成的。”

蔡益飞介绍,采用这种新的研制方式好比把工厂搬到了计算机上,一些不协调、不合理的地方,科研人员可以通过数字化的手段提前发现。

长征五号首次成功构建全箭数字样机,与传统方法相比,取消实物样机,不但节省了上千万元的成本,还大幅缩短了研制周期。构建数字化平台进行航天型号的管理;选取了总体、结构、动力、阀门典型的零件、组件、总图开展了全三维设计制造试点工作,实现对全三维设计制造一体化设计制造方案的验证;首次在航天产品中引入人机装配仿真,在3D环境中对模型进行虚拟装配仿真,利用数字化虚拟装配技术的强大功能,显著提升产品设计质量和竞争力。

“助推模块全箭研发过程技术状态数字化受控,使许多问题得以提前暴露和解决,大大提高了型号研制进度,降低了风险系数。”蔡益飞介绍,今后的火箭研制有望全部采用数字化设计,数字化辐射到火箭的设计、模装、试验、生产制造的全过程。

 


参考消息 2016 11 5

外媒评述:中国跻身运载火箭“顶级联赛”

英国《新科学家》周刊网站113日报道中国刚刚完成了其迄今最大的火箭的首次发射。这是中国建立自己的空间站道路上的又一里程碑。

中国将长征五号视为其建立空间站、完成探月工程和火星探测计划的重要组成部分。长征五号长约57米,地球同步转移轨道运载能力比该国现役火箭提升了2.5倍以上。

长征五号具备近地轨道25吨级、地球同步转移轨道14吨级的运载能力,其实力堪比美国的德尔塔4型火箭。

此次发射的主要目的是彰显实力,这一成功首飞为长征五号将于2018年执行的任务铺平了道路,届时将把中国空间站的组成部分送往近地轨道。

明年,长征五号可能还将执行探月发射任务,并可能将在2020年执行火星探测器发射任务——这是那一年全球范围内计划的多项火星发射任务之一。

德国《世界报》网站113日报道】题:中国的超级火箭向欧洲宣战

中国自豪地把它迄今最大的运载火箭送入太空。该火箭的性能超过了欧洲计划发射的阿丽亚娜6型火箭,甚至连美国都有理由羡慕。

中国人凭借该火箭挤进了欧洲、美国和俄罗斯主导的能把卫星、空间站部件或宇航员送往太空的运载火箭的国顶级联赛

发射长征五号运载火箭是中国人在其长期太空计划中迈出的又一步。中国研发出了不同性能的火箭。它们将把沉重的载荷送入轨道,也将帮助中国建造自己的空间站,并把探测器送往月球和火星。

长征五号的性能令人印象深刻,它的有效载荷超过了欧洲的阿丽亚娜5型火箭和计划于2020年发射的阿丽亚娜6型,中国新超级火箭的性能甚至赶上了美国顶尖火箭德尔塔4型火箭。

中国人对于发射非常自信,直播了火箭升空的画面,通常主要是美国企业家埃隆·马斯克利用火箭发射直播画面进行营销。

对中国来说,该火箭再次展示了在太空领域的进步。

埃菲社北京113日电中国3日向太空发射了其迄今最大的新一代运载火箭长征五号,这是中国制造的最强有力的运载火箭。

北京相信未来利用长征五号将能完成更具雄心的航天任务。长征五号是长征系列火箭家族的新成员。

此外,中国还拥有小型运载火箭快舟一号,它具有低成本和快速集成等特点。与长征系列火箭不同的是,快舟一号能够从移动平台发射,所需准备时间更短。

 


科技日报 2016 11 5

可多次往返天地的“卫星班车”

揭秘国际首个可重复使用返回式卫星

张兰兰  本报记者 付毅飞

近年来,美国太空探索技术公司、蓝色起源公司均在可重复使用火箭技术领域取得进展。不久后,可重复使用航天器领域将有一位来自中国的新成员加入。

记者4日从中国航天科技集团公司五院了解到,该院总体部首创设计的“可重复使用返回式空间环境利用卫星”在2016珠海航展亮相,其将填补国际无人多次使用返回技术的空白。

如果说火箭是卫星、飞船的运载工具,返回式卫星则是运送有效载荷的“班车”。五院总体部向记者介绍了这辆“卫星班车”的特别之处。

往返天地15次,“车况”依然良好

五院总体部设计师刘欣介绍,科研人员以最大化无损回收理念为核心,对“卫星班车”系统的分布配置、材料器件寿命、着陆方式等进行了巧妙设计。一方面确保“乘客”毫发无损;同时确保“班车”能在往返天地15次后,“车况”依然良好,仍处于可运行状态。

着陆方式是“卫星班车”设计的重中之重,科研人员采用了“降落伞+气囊”的精妙设计。降落伞相当于“刹车”,气囊则会在着陆时起到缓冲和防“刮蹭”作用。如此设计下,该卫星着陆速度仅为传统返回式卫星的二十分之一,着陆冲击力相当于飞机落地时的力度,极大地提升了“乘客”的舒适性,确保了“卫星班车”的无损回收和重复使用。

值得一提的是,可重复使用的并非整个卫星。考虑技术难度及经济性,科研人员从设计上确保回收舱可返回并重复使用15次。不过回收舱是“卫星班车”最核心、最昂贵的部分,占据全部功能的80%。当“卫星班车”完成一次任务,只需安装一台“发动机”、加上“油”,就能开展下一次工作。

专门对付“不可能完成的实验”

随着空间科学及新技术不断发展,更精确数据的获取、新研究方法的采用等需求,对空间实验环境和条件的要求越来越高。例如,如果微重力水平难以达到,一些材料类科学实验、流体类物理实验就会受到限制。再加上实验本身的危险性、需要返回的及时性等影响因素,诸多实验无法在空间站开展。

对这些曾经“不可能完成”的空间实验任务,“卫星班车”将成为理想的空间实验室。

为提升微重力水平,科研人员首次采用“整星停控”的自由飞行模式,取消了活动部件,使卫星能在太空自由漂浮,没有丝毫扰动。即使在卫星姿态需要调整时,也能用小推力器一点点微调,保证扰动降到最低。该卫星与国内最新回收的实践十号返回式卫星相比,微重力水平提高了一个量级,足以匹配当前空间科学实验对微重力水平的最高要求。

除了提供“室内”实验,“卫星班车”还具备国内首个“太空开放式实验台”,按指令开启后,就能让有关设备与太空环境“亲密接触”。

与空间站相比,“卫星班车”还有一大特点——无人。由此,诸如燃烧类、微生物类、活体动物类等可能危及航天员生命的实验项目,将拥有安全的实验场所。

适用性更广、承载力更强

“实践十号”的承载能力为220公斤,一度被誉为国内返回式卫星中的“大力士”。但这个称号已经易主。“卫星班车”的承载能力能达到600公斤,并能携带500公斤的搭载设备返回。

同时,“卫星班车”颠覆了传统卫星的搭载设备接口设计,采用标准化的机械安装接口、通用化的以太网信息接口设计,为需要搭载的实验设备提供了通用化平台,支持“随时安装,入网即通”。

按照五院总体部计划,可重复使用返回式卫星将从2018年左右开始每年两次的常态化运营,为国内外空间科学实验、新技术试验、空间技术应用等领域提供服务。(科技日报北京114日电)

 


科技日报 2016 11 5

长征五号“时间指挥官”: 3000年误差不超过1

本报记者 唐 婷 付毅飞

113日,长征五号运载火箭在海南文昌卫星发射中心成功发射。记者从中国电子科技集团了解到,提供统一时间基准的时统设备和T0控制台,在长征五号发射背后扮演着“时间指挥官”的角色。

T0控制台提供长征五号火箭发射的倒计时、反馈运载火箭的点火时刻和起飞时刻,并分发到通信、测量和控制系统。其不仅要准时发出点火指令,而且要反馈回来点火是否成功、是否成功起飞、何时起飞等信息。

在火箭发射离开发射架的一瞬间会触发一个信号,T0控制台就是接收这个触发信号的设备,并将此时刻标记为“0”。把这个时刻记录下来后,T0控制台通过网络接口给中心计算机发送信号,中心计算机则把这个时间信号发送给整个相关的测控系统。

火箭测控系统分布在世界各个点位,各大测控系统就根据这个“T0”时刻开展紧张的计算,来推测火箭在发射过程中到达自己的监控范围时会处于什么时间、方位、姿态,从而调整出正确的测控参数来保证火箭的飞行状态能被正确记录。

T0时刻的准确性决定了火箭飞行弹道的计算精度与时间飞行轨迹的偏差,是火箭飞行正确执行控制的关键因素。火箭发射具有严格的时间窗口,需要精密控制发射时间,所有地面测控系统时刻在对火箭进行定位和定时,以此来计算飞行轨迹。

为保证运行轨迹与地面操控的精准一致,时统设备发挥着“对表”的作用。其部署在发射中心、飞控中心、卫星测控中心及各测控站、测量船上,为整个系统中各种用户设备提供标准时间信号和标准频率信号,使分散在各地的用户设备在统一的时间基准下同步工作,其精确性达到了3000年误差不超过1秒。

火箭升空后,时统设备为测控通信系统提供标准时间和频率信号,进行时间标准的统一,使所有设备在统一的时间基准下同步工作,保证对火箭的精密测控。时统设备为长征五号系统内各测控站、指挥所的设备提供标准时间和频率基准,保证整个长征五号系统时间和频率的严格统一。

时统设备和T0控制台参与长征五号的发射、入轨、测量和回收等全任务过程。为了保障长征五号成功发射,时统设备和T0控制台均采用先进的“双通道”、双处理的“双保险”冗余模式,确保任务万无一失。

 


科技日报 2016 11 5

外媒高度关注中国长征五号首发

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

新华社北京114日电 中国迄今运载能力最大的火箭——长征五号113日晚成功首飞,使中国进入太空的能力提升两倍以上,中国向航天强国迈出重要一步。外媒高度关注中国新一代火箭的发射,认为长征五号让中国进入了空间站与深太空探测时代。

美国“行星学会”网站发表文章评价说,这是中国走向深太空的重要一步,是改变游戏规则的一次发射。长征五号是全世界最强大的火箭之一,其运力可与美国德尔塔4型火箭媲美,除了能帮助发射空间站部件外,也意味着中国现在有能力实施令人振奋的深太空任务。

美国哈佛-史密森天体物理学中心天文学家乔纳森·麦克道尔在推特上写道,长征五号的运力与德尔塔4型火箭及阿丽亚娜5型火箭相当。这次发射“可能是(中国)2016年最重要的一次发射”,“我这样说是因为姗姗来迟的长征五号将让中国能够发射大型空间站模块以及进行深太空任务”,这是“中国航天的新篇章”。

英国《新科学家》报道说,长征五号首次发射成功后,最快在2018年就可以利用其开展空间发射任务,将中国计划中的空间站舱段送往近地轨道。

英国广播公司报道说,长征五号火箭让中国具备了将较重载荷送入轨道的能力——包括大型通信卫星以及未来空间站的部件。这让长征五号与美国现役最大推力火箭——德尔塔4型火箭处在同一级别。

英国萨里大学工程和物理科学学院副院长高扬教授接受记者采访时说,中国长征五号火箭已经可以与国际上类似运力火箭相媲美,这是实力和竞争力指标性的展示。“毋庸置疑,中国今年来在空间领域突破性的进展会大大提高未来在国际合作上的领导力和号召力。”

日本媒体也都关注到,长征五号成功发射,使得中国有了运载能力可以和欧美主力大型火箭比肩的发射工具。日本共同社认为,长征五号将和此前发射的长征七号一起成为中国太空开发的主力火箭。日本时事社说,长征五号是迄今中国运载能力最大的火箭,除了用于未来中国空间站的建设外,还可用于月球和火星探测。

(综合新华社驻外记者林小春、张家伟、华义报道)

 


科技日报 2016 11 5

朱磊:我为“胖五”设计“时装”

本报记者 李丽云

“‘长五’火箭飞天的那一刻我正在飞机上,没有亲眼见证它一飞冲天时的震撼场面。当我从新闻中确认‘长五’火箭发射成功,想象着自己参与设计的“胖五”腾飞的样子,真是激动和自豪……”113日深夜2350分,刚赶回家的哈尔滨工业大学机电学院工业设计系青年教师朱磊在微信里与科技日报记者激动地交流着。“作为以航天为特色的高校一员,这是我第一次参与火箭涂装效果设计和火箭LOGO设计,也是最让我振奋的一个项目。”

因为第二天需要给学生上课,朱磊没有等到长征五号飞天的那一刻就从海南乘飞机赶回哈尔滨。2014年末,朱磊和他的设计团队从全国多家知名工业设计团队中脱颖而出,承担起了“长五”火箭的涂装效果设计和LOGO的设计工作。20154月,设计任务正式开始启动,其间经过双方30余次的沟通,20158月,最终敲定了与火箭实力相符并极具观赏性和艺术性的涂装与LOGO方案。

“中国风和国际化是我在设计时遵循的最主要的两大原则。”朱磊告诉科技日报记者,“长五”系列火箭LOGO方案的概念创意源自于中国传统文化中的太极图案,方案的构型虚实结合、互为映衬,整体展现出一个动感的“5”的形象——象征着“长五”火箭寻求包括性能、可靠性、经济性和安全环保等多重因素的综合优化;同时,其圆形轮廓象征着这个品牌和天空的关系,并寓意着“长五”系列火箭的圆满成功。在全箭涂装的整体色彩处理上,红色的“长五”LOGO与国旗相互呼应,在整箭大面积白色基调的基础上建立了以红色为主导的视觉印象,从视觉传达角度强化了中国元素的主导地位,整体的涂装形态和配色传达出“和平”“大气”“理性”等象征当代中国大国形象的视觉语义,并体现出国际化的视野。

有专家评价说,“长五”的涂装及LOGO引领了我国火箭文化的潮流。昨夜,当“长五”火箭身披时尚大气的涂装腾空而起时,观者都清晰地记住其令人赏心悦目、倍感震撼的“妆容”;特别是“长五”火箭“腰间”那个动感十足的LOGO令人过目不忘,而尾翼的红色螺旋形纹案,更增添了“长五”飞天那一刻的灵动和飘逸。

(科技日报哈尔滨114日电)

 


新民晚报 2016 11 5

“北斗”导航创新应用才能成市场“爆点”

本报讯 (记者 马亚宁)天上的北斗卫星一颗又一颗,地上的手机导航定位却少见“北斗”二字,其中的瓶颈何在?记者从日前举行的上海国际导航产业与科技发展论坛上获悉,几乎人手一部的智能手机中,有百分之三十都在使用北斗卫星导航信号。但是由于缺少独树一帜、有吸引力的应用服务,已经拥有22颗卫星的北斗导航系统,在百姓心中依然是“养在深闺人未识”。与会专家纷纷指出,北斗导航目前缺的不是技术,而是有想象力的创新应用。

“北斗导航系统尚未广泛应用是受限于导航芯片,这其实是一种误读。”中国卫星导航定位协会、上海北斗导航创新研究院首席专家曹冲指出,在智能手机领域,除了国产芯片之外,高通、联发科等国际芯片巨头的手机解决方案里面都有北斗。“现在大概80%的手机都有定位,其中30%左右已开通北斗功能,将来国产手机华为、中兴、联想等,也会将北斗纳入其中。”实际上,随着兼容北斗导航的芯片越来越多,北斗导航的应用却并未水涨船高。

去年年初,我国首颗新一代北斗导航卫星在西昌卫星发射中心发射升空,标志着北斗导航系统由亚太区域运行向全球领域实施拓展。自2012年正式提供应用服务以来,北斗卫星导航系统进展顺利,已在我国交通运输、气象、林业、农业等众多专业领域得到应用。野外勘测、户外生存、远洋渔业、地质勘探……北斗卫星电话以及特有的短报文功能,已经给众多专业用户开通了一条条“通信生命线”。

但是,聚焦普通用户所需的日常定位服务,北斗几乎难觅身影。虽然,北斗导航近几年和GPS一道,合力增强了手机导航信号,但是大部分人只将此归功于GPS更精准。由于GPS发展早,在交通运输,铁路、航海、航空等16种卫星导航的应用领域中,有14种都和GPS有关。

目前,北斗导航系统依靠过硬的技术已经跻身GNSS全球导航系统“俱乐部”。接下来,要想在“俱乐部”中成为“大佬”,就不能单靠技术,充满想象力的个人导航应用才是抢占市场的法宝。曹冲建议,北斗导航的应用开发不要跟在GPS的身后,人云亦云,完全可以另辟蹊径,瞄准高端位置服务。“例如,与室外定位相结合的室内位置服务,或者位置服务手机等。”

室外定位不稀奇,室内导航很需要。曹冲举例说明,“无需改变现有终端的前提下,卫星定位、陀螺仪和电子罗盘等相互配合,就能够应用北斗导航定位出目标物所在的楼层和房间,误差只有几米远。这种应用能帮助家长迅速找到商场里走失的孩子,也能帮助顾客快速定位某个商铺的室内位置,市场需求广阔。若能形成产品,被市场广泛接受,就可能成为北斗产业发展的一个燃爆点。”

 


光明日报 2016 11 6

航天技术将助力三江源国家公园建设

本报西宁115日电(记者万玛加)日前,三江源国家公园管理局正式与中国空间技术研究院签署战略合作框架协议,未来4年双方将建立合作机制,全力推进航天技术等科技在三江源国家公园的应用。

三江源国家公园范围包括青海可可西里国家级自然保护区,以及三江源国家级自然保护区的扎陵湖、鄂陵湖、星星海等地,总面积为12.31万平方公里。根据协议,在三江源国家公园建设中,双方将以加快航天技术在生态保护领域的应用、促进建立适应三江源生态特征的环境保护试点示范、加强人才培养与交流合作为框架,建立高层共同研究决策、部门共同组织实施、项目共同编制申报的合作机制,共同推动三江源国家公园生态环境保护事业科学化、现代化、应用化发展。

三江源国家公园管理局将依托中国空间技术研究院卫星遥感、无人机、北斗导航、卫星通信等技术资源优势,加快提升三江源生态环境监测评估体系建设、智慧国家公园建设以及在综合监管、服务民生方面的应用。

同时,协议明确在三江源国家公园应用成熟国产卫星通信、多种新能源复合能源站等航天技术,共同建立满足天地一体化监测、移动执法和国家公园管理示范,建立适应高寒、地广人稀和环境高标准地区的生活污水、生活垃圾适用处理技术示范,建立高寒区太阳能集中供热站示范。

三江源国家公园管理局和世界自然基金会(WWF)、广州汽车集团有限公司也签署了战略合作框架协议,共同启动了“诞生在三江源-国家公园创行”项目,确定共同推进三江源国家公园社会公益和公众参与创新模式。三方将通过科学指导、制度保障进行实践与探索,为生态文明制度建设提供例证,共同致力于在三江源打造人与自然和谐的保护地典范。

三江源国家公园管理局局长李晓南表示:“三江源国家公园建设必须遵循最严格的生态保护理念,在公园区域必须突出自然生态系统的严格保护、整体保护、系统保护,一切活动安排服务、服从于‘保护第一、公益优先’这个大目标。三江源国家公园管理局将规范和引领社会力量参与建立我国首个国家公园,更好地保护自然生态系统的原真性和完整性,给子孙后代留下珍贵的自然遗产。”

 


光明日报 2016 11 6

世界上还有哪些“大火箭”

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

2016113日,处于转场过程中的长征五号运载火箭。

新华社

 

中国最大推力新一代运载火箭长征五号3日首飞成功。长五火箭为什么被许多业内人士称为“大火箭”?国外还有哪些“伙伴”?

据中国运载火箭技术研究院研究员、长五火箭总指挥王珏介绍,长五火箭有三“大”:体格大——与它的“兄弟们”相比,长五“腰围”史无前例,“身高”同样令人仰视;力气大——它有12颗“大心脏”,燃料充足、动力强劲,运载能力国际一流;难度大——攻克了大直径、少级数化等多项难关,代表了世界大型火箭发展趋势。

从这三“大”的特点来看,与长五处于同一级别的世界主力大型火箭主要有以下几种:

阿丽亚娜5型火箭——欧洲生产的大推力运载火箭,于1996年首次试验发射,1999年正式投入商业发射。火箭长50.5米,直径5.4米,可将10吨载荷运至地球同步转移轨道,近地轨道运载能力可达20吨。

进入新世纪以来,阿丽亚娜5型火箭因为运载量更大、结构更简单、推力大等优势,迅速取代阿丽亚娜4型火箭,成为欧洲航天发射领域当之无愧的主角。目前,欧洲航天局已开始着手研发阿丽亚娜6型火箭,将更加注重实用性、经济性。

安加拉5型火箭——俄罗斯的大型运载火箭,于2014年首次发射成功。火箭长55米,最大总重750吨以上,近地轨道运力近25吨,地球同步转移轨道运力最大可达7吨以上。

“安加拉”是苏联解体后俄罗斯研制的第一个运载火箭系列,自1994年起由赫鲁尼切夫国家航天研究和生产中心负责研制。它包括多个级别的型号,可将2吨到40吨的有效载荷送入近地轨道。

宇宙神5型火箭——由美国联合发射联盟公司生产,是美国军方航天发射采用的主要火箭之一,可实施相对小质量载荷的近地轨道与地球同步转移轨道级别发射任务,其地球同步转移轨道运力为8.9吨,近地轨道运力为18.85吨。

近两年,宇宙神5型火箭完成了商业货运飞船“天鹅座”、美国首个小行星采样探测器“奥西里斯-REx”等的发射任务。不过,由于宇宙神5型火箭所用发动机为俄罗斯生产,其使用越来越受到来自美国国会等方面的压力。

德尔塔4型火箭——本世纪初美国低成本火箭研究计划的第一个产物,是具有11吨至25吨近地轨道运力的中型大推力火箭。这种火箭能够水平加工和装配,在推出后,因成本低廉、性能可靠而一炮走红。

它是一种两级推进火箭,第一级采用“RS68”火箭发动机作为主发动机,使用液氢和液氧作为推进燃料,并采用两个固体捆绑火箭来增加推力。火箭第二级则沿用了德尔塔3型火箭的“RL10B2”发动机。

此外,据华盛顿智囊机构全球安全网站的高级技术暨空间政策分析师查尔斯·维克介绍,美国商业航天部门目前还在研制“火神”“猎鹰重型”以及“新格林”号大推力火箭,预计它们都有相当于或者超出德尔塔4型火箭的运载能力。

(新华社)

 


科技日报 2016 11 6

我国将用15年打造天地一体的量子互联网

潘建伟:“量子称霸”为时不远

本报记者  

量子信息科学的一大重要应用就是量子计算。有专家评论,当量子计算机发展到50量子位的时候,就能实现“量子称霸”,“碾压”世界上任何传统计算机。5日,在由中国科技新闻学会主办的“2016年中国科技传播论坛”上,中科院院士潘建伟认为,第一次“量子称霸”将会成为物理学和计算机科学的里程碑,“虽然目前不能说出确切的时间,但应该为时不远”。

会上,潘建伟详解中国量子计算研究的时间表:计划5年之后,实现50个量子比特的相干操纵,计算潜力将超越今年6月世界运算速度排名第一的超级计算机“太湖之光”;用15年左右时间,构建天地一体的有量子通信安全保障的未来互联网,即量子互联网。

他补充说,将用10年或更长时间造出专用量子计算机,应用于人工智能、大数据分析、信息提取等特殊领域。

在经典计算机中,每个比特都只有01这两种状态。但在量子计算中,每个比特可以处在01的叠加状态上,一旦操纵的量子数目增多,它就会以指数增长的形式来提升运算速度,有并行运算的能力。例如,求解1024次方变量的方程组,用“太湖之光”需要100年左右计算时间,但用万亿次的量子计算机大概只需0.01秒。

“构造小网络做量子计算机是该领域研究者努力的方向。”潘建伟介绍,目前,IBM、谷歌、微软和中国的研究小组都致力于量子计算机的研发。

潘建伟说,计划510年完成100个量子比特甚至几百个量子比特的相干操纵。“如果达到100个量子比特的相干操纵,对某些特定问题的求解速度就能达到2100次方,这是目前全球计算能力总和的百万倍。”

潘建伟透露,目前,也将量子技术同步推广于潜艇自主导航等。他说,如果潜艇出海使用传统导航技术,潜行100天的话,(由于在海下无法同步校准),误差将达到几百公里;但若利用成熟的量子精密测量技术,潜行百天后,误差会小于1公里。

在量子通信方面,据介绍,目前在建的“京沪干线”项目光纤长度约2000公里,计划于2016年底建成,将连接北京、上海等城域网络,将通过技术验证等,实现网上银行数据远程灾备、金融机构信息数据采集等应用示范。8月发射的中科院量子科学实验卫星“墨子号”,将实现高速星地量子秘钥分发、星地量子纠缠分发和千公里级的空地量子隐形传输。“目前,已建立起星地信道,为后期实验打下基础,以便最后形成天地一体的量子通信网络。”潘建伟说。

(科技日报北京115日电)

 


科技日报 2016 11 6

航天技术就在我们身边——

咱家壁纸或许跟长征五号是“亲戚”

本报记者 付毅飞

继天宫二号“寻郎”、神舟十一号“追妻”后,大火箭“胖五”日前也成功完成了首秀。一连串航天大戏,让广大“吃瓜群众”应接不暇,频频仰望星空。

航天技术虽然高大上,却并非只能仰望。其实在我们身边,航天技术的踪迹随处可见。以长征五号火箭的核心部分——动力系统为例,中国航天科技集团六院不断地把新动力研制成果及时转化应用于民用产业,开发了一系列既接地气又方便实用的产品。“不知不觉中,老百姓的生活正被‘航天制造’所包围。”六院院长刘志让说。

比如该院利用新一代火箭发动机光机电一体化技术,打造了一系列技术领先的印刷包装设备,其中壁纸生产设备包揽了国内市场的九成以上。说不定,咱家的壁纸就能跟长征五号火箭扯上“血缘关系”。

处处“潜伏”,提升生活质量

半夜闹病,药店关门,对患者无异于雪上加霜。六院打造出家门口的“24小时便利药箱”,可解燃眉之急。

记者了解到,该院应用移动互联网、物联网技术,结合航天远程通信技术,研制出智能自动售药机,并能实现线上与线下远程监管、信息传递及运营管理。机器里容纳了69种感冒咳嗽、头疼脑热、卫生保健、外用消毒、计生等多个门类的常用乙类非处方药品。借助恒温恒湿技术,可确保药品安全贮存。购买时,通过触屏操作选药,大屏幕会显示药品功效及使用说明,可通过银联、支付宝、微信等方式支付。

在德国举办的2016德鲁巴国际印刷展览会上,六院研发的一款卫星式柔版印刷机代表中国印刷业在世界领域展现了风采。用该设备生产壁纸,套印精度极高,料带包裹在中心压印滚筒上张力稳定,可不用自动套准控制系统,连续滚动200米没有皱褶。

在我们身边,处处“潜伏”着航天技术产品,悄无声息地提升着我们的生活品质。六院用精密电控技术研制生产的智能流体表用进厨房,可使燃气计量精度达到0.0002立方米,比同类产品高出50倍;利用电控、仿真、流体技术研制的热水器,让人能随时喝上新鲜水,而且节能80%;凭借航天特种装备技术研制的芳纶无纬布,制作的安全头盔舒适轻便;六院研制的白色家电专用高白度树脂,没有色差、暗点、黑点、气痕,广泛应用于国内市场。

便捷可靠,提高工作效率

从地面到太空,液体火箭发动机在高温、高压、高转速、易燃、易爆等条件下工作,在许多领域拥有独到的技术优势。

说起传统工业,人们总会联想到噪音、粉尘甚至安全事故。利用发动机涡轮技术、流体技术,六院研制出结构紧凑、振动小、噪音低的大型高效流体输送泵,能让在泵房巡查、工作的人感到身心舒适;全自动远程控制煤矿井下压裂泵组,可将煤炭开采粉尘减少80%,并实现5公里以外可视操作,保证了作业的安全与洁净。六院采用航天特种工艺研制的安全阀,除了保证密封性能和长使用寿命,可适用温度从零下196摄氏度到596摄氏度,还能在超压时迅速全面开启,排放介质保护设备。

便捷、可靠的工具,是提升工作效率的关键。六院研制的森警式消防泵轻便易用,一个人背着就可以灭火;为工程机械、液力叉车配套的液力变矩器,可在遇到不同吨位的物品时,帮助操作者轻松变档,省力高效地完成作业。该院研制的高效输液泵,扬程最高可达2000米,超过了以险峻陡峭著称的华山主峰的高度,可用于输油泵站、煤化工、化工等企业。

绿色卫士,多方入手治理环境

绿色环保是长征五号新动力的重要特点。生活中,多项航天技术也为保护环境发挥了作用。

多年来,空气质量问题备受关注。煤化工、炼油厂及天然气化工厂排出的废气中含有硫,火电厂、水泥窑炉等排出的烟气含有硝,加上作业过程中产生的粉尘,均为大气污染源。六院利用发动机燃烧技术研制的燃烧炉,是处理酸性气和烟气的关键设备;研制的硫回收、脱硝的成套工艺技术及装备,能有效地控制硫黄、硝等有害物质向大气排放,成为减轻空气污染的重要技术选择。同时,其研发的工业火炬综合利用系统,可高效回收和处理化工行业的可燃废气或尾气,解决燃烧过程中的粉尘、烟雾颗粒、噪声等问题;移动式探井焚烧装备,能有效解决工业开采中有毒气体的安全排放问题,为矿区人民生命安全提供重要保障。

土壤污染问题同样不容忽视。基于发动机燃烧技术,六院实现了固体垃圾及危险废弃物焚烧无害化处理,以及生物质资源化转化利用,可解决工业污泥、低放射性核废料、医疗垃圾等固体垃圾处理难题,消除废物对土壤和地下水的污染,且废物焚烧产生的热能可应用于供热和发电。

影响环境的,还有工业发展带来的温室效应。六院依托发动机燃烧和流体技术,研发出中低温余热高效回收动力系统。该系统可高效回收冶金、陶瓷、水泥等行业产生的工业余热,通过循环工质推动透平机做功驱动发电机发电。记者了解到,该系统单机功率从1千瓦到数千千瓦,如果能充分利用,仅在有色冶金工业领域,潜在装机容量就由相当于三峡工程的四分之三。如果再用于水泥、钢铁、石油等行业,将具有巨大经济价值和环保效应。

此外,六院利用发动机试验中治理污染物的独特技术,针对生活废水和工业废水,开发了多项处理技术。可对含硫、氯、盐、氰化物、氟等废液,实现废热、盐酸、硫酸、硫铵和二氧化硅等资源的回收利用。回收的废水还可用于浇洒绿地、冲洗厕所。该技术目前已在多家著名企业得到了应用。(科技日报北京115日电)

 


科技日报 2016 11 6

图片新闻:景海鹏在天宫二号介绍太空中的饮食

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

114日,航天员景海鹏(右)在天宫二号介绍太空中的饮食。

新华社发(中国航天员中心提供)

 


科技日报 2016 11 6

2016,创新技术飞向新高度(节选)

——《大众科学》杂志评出年度最佳航空航天技术

本报记者 张梦然

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

毕格罗可扩展活动太空舱

 

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

太空探索技术公司“猎鹰9”号火箭

 

2016年是不平凡的一年。技术与工程学的巨大进步,再次以深刻的方式影响和改变世界。美国《大众科学》杂志网站近日评选出2016年最佳技术创新,这一评选已经坚持了近30年。在航空航天领域,我们看到,其选择趋势从以前的优秀科技成果,已经转向那些会引领未来、改变未来的技术创新。

毕格罗可扩展活动太空舱:有望成NASA新一代太空舱模型

国际空间站上的毕格罗可扩展活动太空舱(BEAM)于美国东部时间528日展开至完整尺寸。

这个新奇的太空舱由毕格罗宇航公司打造,使用合成纤维、液晶聚合物、陶瓷纤维等新材料制成,重量仅为1.4吨,发射时体积仅为3.6立方米,入轨后经过充气,最快可以在几分钟内体型扩大4倍多,形成一个长4米、直径3米多、容积16立方米的“大罐头”。

此前,为抵挡太空环境中真空、辐射以及流星体的威胁,宇宙飞船走的都是厚重扎实的路线,发射成本高,宇航员却只有狭小的容身之所。充气式的BEAM则完全不同,其物美价廉,未来或将成为NASA新一代的太空舱模型。在接下来的两年内,宇航员将进入BEAM舱内数次进行例行检查,收集安装在舱内的探测器数据,以测试BEAM在实际太空环境中抗漏气、抗辐射、抗陨石以及应对极端温度变化的能力。

SpaceX“猎鹰9”号火箭:首次火箭海上回收成功

2016年,火箭海上回收终获成功。美国东部时间48日,太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰9”号火箭搭载“龙”飞船发射升空。约9分钟后,火箭第一级准确降落在大西洋的一艘驳船上,着陆过程非常漂亮。搭载首个试验性充气式太空舱的“龙”飞船进入预定轨道,飞往国际空间站。

传统火箭都是一次性使用的,与这种传统相比,可回收火箭节省下来的费用将极为可观。目前,“猎鹰9”号火箭的燃料费用每次大约20万到30万美元,火箭本身成本约为6000万美元。SpaceX公司预计,火箭回收再利用一次,至少能将发射成本降低30%,重复使用10次,则能降低80%左右——而这就是火箭重复使用的最佳平衡点:使用次数更少做不到物尽其用,再多反而会增加维修成本和风险。

德雷珀MAJIC喷气背包:帮助宇航员在微重力下保持稳定

在零重力环境下,完成精确动作十分困难。譬如说,在没有帮助的情况下,小小的扭动一下扳手,整个人就可能飞出去。这让宇航员在执行任务时,许多涉及探测的基本操作都十分受限。

宇航员们无疑需要一个稳定的工作平台。因此,德雷珀公司决定用一种新的喷气背包来应对这个挑战。该公司曾与宇航员合作,他们了解空间探测需要的运动,并在系统模拟中建模这些运动任务。其研发的MAJIC喷气背包,将推进器和控制力矩陀螺仪(CMG)结合起来,可以帮助宇航员在微重力下工作时保持稳定。

该公司计划能在十年内开发出一个“外太空版本”,也就是在舱外使用,以方便未来宇航员们探索小行星以及火星。

 


文汇报 2016 11 6

航天员揭秘天宫二号饮食:食谱五天一循环、三餐外有点心夜宵

在太空能泡茶还能“挑食”

航天(2016 年 11 月 C) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

航天员景海鹏()在天宫二号介绍太空中的饮食。

新华社发(中国航天员中心提供)

 

大家好,我是新华社太空特约记者、航天员景海鹏。117日是新华社建社85周年,神舟十一号飞行乘组在太空向全社的同志们问好,向全社的同志们致以最美好的祝愿和祝福!

今天(114)是进入天宫二号的第十七天,很多人关心我们在太空的伙食怎么样,今天就和大家讲一讲。

说到航天食品,大家可能会觉得特别单调,口感也不好,其实并不是这样。先说说我们今天吃的东西:早餐有粳米粥、椰蓉面包、五香鹌鹑蛋、酱香芥菜等,总共7种食品;中午有8种,包括什锦炒饭、肉丝炒面、土豆牛肉、紫菜蛋花汤等;晚上有8种,有绿豆炒面、牛肉米粉、虾仁鸡蛋、什锦罐头等;加餐有5种,包括麻辣猪肉、蟹黄蚕豆、香辣豆干等。怎么样,够丰富吧?

不同飞行阶段,吃的东西也不同。刚入轨时,我们就会吃清淡些,这样更容易消化。目前在组合体飞行阶段,我们的食谱是五天一循环,包括主食、副食、即食、饮品、调味品、功能食品等6大类近100种食品。

我们不仅吃得丰富,甚至还可挑挑食,在一个食品周期之内,可以同类替换。因为我之前上过两次太空,所以在前期制定食谱时,科研人员征求过我的意见。吃了这么多天,我觉得比前两次选择更多、味道更好。就是说,这次带上来的食品,本身就是我和陈冬爱吃的,所以根本不会感到单调。

对美食的追求是无止境的。陈冬兄弟是河南人,这次工作人员专门准备了一些河南面食。本次任务期间主食还包括八宝饭、什锦炒饭、玉米粥、米糕、面包等等。

副食也很丰富,有黑椒牛柳、红烩猪排、叉烧鸡肉、什锦蔬菜等。与前几次相比,我们能吃到更多蔬菜了,如红椒裙带菜、牛蒡胡萝卜等,可以提高膳食纤维摄入量。我们还第一次在太空吃到了贡菜。

航天员中心航天食品与营养研究室助理研究员臧鹏解说:我们考虑了不同地域航天员的饮食需求,有针对性地准备航天食品,比如南方的一种特色蔬菜———贡菜。据我所知,贡菜是第一次进入太空。

这次我在太空过50岁生日,他们还给了我一个惊喜,准备了两个罐头装的奶酪蛋糕。虽然只有巴掌大小,但让我和陈冬感到很温暖。

除了一日三餐,我们还有许多点心和夜宵来补充能量。这些主要是即食型肉类、饼干面包等烘焙食品、糖果乳制品等小零食,品种非常多。

北京第一实验小学的钟绎如小朋友在新华社客户端上提问,在太空怎么喝水,在太空住这么久带的水够喝吗?我想告诉他,在太空要用吸管喝水,防止水珠飘起来。我们不仅带够了水,还带了各种饮料。更了不起的是,这次在太空中,我们还能自己泡茶喝,这在前几次飞行中是没有的,其他国家的航天员也很少这样做。

臧鹏解说:这次是中国人首次在太空中泡茶。

茶叶包分为红茶和绿茶两种。每个茶包两克,装在特制的包装袋中,注水后完成复水,然后通过加热器进行加热。每个茶包可以泡四五次,我和陈冬基本天天都要泡茶喝。

臧鹏解说:茶包在制作的时候便放进饮料袋中,使用的时候将水注入——但这是凉水——然后连茶包一起放入加热器中。根据个人喜好,加热到一定温度。复水是重新吸回水分,即干燥脱水的逆过程。但因为太空没有热对流,需要用电热板夹住食品加热。

饮品还有各类果汁和菜汤。这次汤的种类更多了,有紫菜汤、菠菜汤、裙带菜汤、西红柿蛋花汤、野菌芙蓉汤等。另外,还有防止产生油腻感的去腻茶和暖胃的温胃饮等功能食品。

前几次调味品以咸辣为主,这次我们甜酸咸辣样样都有。甜味的就是蜂蜜,装在管里,需要抹在面包上时再挤出来。工作人员还把我老家山西的陈醋用小袋子分装好,带上了太空,这是我第一次在太空吃到家乡的醋。调味品的种类也非常多,有豆瓣酱、麻辣酱、甜辣酱、香辣酱等。

感谢大家对我们的关心。我们的太空之旅已经过半,后续发现有趣的东西,再和你们分享。

新华社太空特约记者 景海鹏(新华社天宫二号115日电)

 

 

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