天问·探路火星｜五大亮点！最快“胖五”把探测器送入苍穹

7月23日，伴随着震耳欲聋的轰鸣声，托举着“天问一号”火星探测器的长征五号遥四火箭直刺苍穹。

经过约2180秒的飞行后，“天问一号”进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。

该火箭由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院（以下简称火箭院）抓总研制。这是长征五号系列运载火箭的第五次发射任务，也是首次执行应用性发射任务。

本文图片：国家航天局新闻宣传中心张高翔；中国运载火箭技术研究院

速度最快的“胖五”

提起长征五号运载火箭，大家并不陌生。从2016年首飞到今年火星探测任务，长征五号一直是大众关注的焦点。

长征五号火箭全长近57米，起飞重量约870吨，起飞推力超过1000吨，地球同步转移轨道（GTO）运载能力可达14吨，是目前我国运载能力最大的火箭。因为体型比其他长征火箭更加宽大，长征五号运载火箭也被亲切地称呼为“胖五”火箭。

长征五号火箭副总设计师娄路亮介绍说，此次“天问一号”是长征五号第一次执行地外行星轨道探测器的发射任务，也是长征五号火箭第一次执行正式的工程应用发射任务，直接将火星探测器送入地火转移轨道。

此次长征五号遥四火箭发射火星探测器，有很多“亮点”值得关注。

亮点一：飞出我国运载火箭最快速度。当航天器的速度达到每秒11.2千米的第二宇宙速度时，就可以完全摆脱地球引力，去往太阳系内的其他行星或者小行星，。第二宇宙速度也被称为“逃逸速度”，“天问一号”要前往火星，飞行速度必须达到这个速度。根据发射任务要求，长征五号遥四火箭将把“天问一号”火星探测器加速到超过11.2千米/秒的速度，之后完成分离，探测器进入地火转移轨道，开启奔向火星的旅程。“此次发射火星探测器，是长征五号火箭第一次达到并超过第二宇宙速度，飞出了我国运载火箭的最快速度”，长征五号火箭总设计师李东介绍说。

亮点二：首次应用性发射任务。此前，长征五号遥三火箭和长征五号B遥一火箭连续发射成功，标志着长征五号火箭关键技术瓶颈已经完全攻克，火箭各系统的正确性、协调性得到了充分验证，火箭可靠性水平进一步提升。“此次执行应用性发射任务，意味着长征五号火箭正式开始‘服役’”，长征五号火箭总指挥王珏表示。

亮点三：长征五号系列火箭80天内的第二次发射。今年5月5日，长征五号B火箭成功首飞，实现了我国空间站阶段飞行任务的首战告捷。在两个半月的时间完成两次发射任务，对于长征五号这样规模庞大、系统复杂的大型火箭而言是极具挑战的，在产品研制、总装测试、技术管理和发射保障等方面都有很高的要求，意味着长征五号火箭向“高密度”发射迈出了坚实的一步。

亮点四：创造火箭发射轨道设计数量新纪录。由于地球和火星的相对位置在不断变化，发射火星探测器相当于打“移动靶”，为了让探测器更加精确地入轨，研制团队进行了精细化的“窄窗口多轨道”设计，将每天30分钟的发射窗口细分成3个宽度10分钟的窗口，对应3条发射轨道，14天的窗口期内一共设计了42条发射轨道，这在中国航天的发射历史上是绝无仅有的，创造了单次发射轨道设计数量的新纪录，并首次实现了发射轨道的自动切换。

亮点五：开创我国深空探测器重量的新纪录。此次发射的“天问一号”火星探测器重量接近5吨，由环绕器、着陆器和巡视器组成，比“嫦娥四号”月球探测器重了一吨多，是目前我国发射的重量最重的深空探测器。在世界范围看，达到这一重量的火星探测器也是屈指可数。

“依靠长征五号火箭强大的运载能力，我国行星探测之旅将站上一个新的起点，通过一次发射，实现对火星的‘绕、落、巡’三项目标，是起点很高、‘含金量’十足的‘第一次’，将使我国深空探测的脚步从月球迈向行星，正式开启行星探测时代”。火箭院党委书记、长征五号火箭第一总指挥李明华指出。

三大“绝技”已齐备

随着长征五号遥四火箭将“天问一号”火星探测器送入地火转移轨道，长征五号系列运载火箭已经先后完成了高轨大卫星、载人飞船试验船以及深空探测器三类航天器的发射，成为长征火箭家族中唯一可以胜任三种任务类型的火箭。

去年12月27日，长征五号遥三运载火箭将实践二十号卫星送入预定轨道，这颗重达8吨的卫星主要用于验证通信技术。在发射高轨道大卫星方面，长征五号火箭将我国地球同步转移轨道（GTO）运载能力从5.5吨提高到14吨，可以满足新一代卫星平台的发射需求，与长征三号甲系列火箭共同构成了发射高轨道卫星的能力阶梯。“我国未来的高轨卫星重量可以达到8吨左右，只能通过长征五号火箭实施发射。同时，在搭配合适的上面级后，长征五号火箭也可以用一箭双星的形式同时发射两颗5.5吨重量的高轨卫星”。李东介绍道。

5月5日，长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场成功首飞，把近22吨重的新一代载人飞船试验船送入太空。此次发射也标志着中国空间站建设正式拉开序幕。在发射空间站舱段方面，长征五号B火箭将成为我国空间站核心舱和实验舱的“专属列车”。长征五号B运载火箭与长征五号火箭同属长征五号系列火箭，是我国首个采用一级半构型的新一代大型液体运载火箭，专门为载人航天工程空间站建设而研制，拥有长度达到20.5米的国内最大整流罩，近地轨道（LEO）运载能力达到25吨级，具备“零窗口”发射的能力，同时还拥有大推力直接入轨、大直径舱箭分离等“黑科技”，将在未来两到三年时间内，完成我国空间站舱段的发射。

在发射深空探测器方面，长征五号火箭将我国深空探测的对象从月球拓展到了太阳系内行星。此前，长征三号甲系列火箭承担了发射我国月球探测器的任务，相继发射了从“嫦娥一号”到“嫦娥四号”四个月球探测器，完成了对于月球的环绕探测、着陆探测和巡视探测。但是，在更远的深空探测和更重的探测器发射任务上，长征五号火箭的优势就显得更为突出。长征五号火箭可以把5吨的载荷送入地火转移轨道，足够携带着陆器和巡视器，使得一次发射实现对火星的“绕、落、巡”三类探测成为可能。

按照计划，长征五号遥五火箭也将在今年实施发射，将“嫦娥五号”探测器送入地月转移轨道，完成我国首次月球采样返回任务。2021年一季度，长征五号B火箭将再次出征，执行空间站核心舱的发射任务。从2019年12月到2021年一季度，15个月间，长征五号系列火箭将完成5次发射，迎来属于自己的“高密度”发射。

“长征五号火箭进入工程应用阶段，将有力支撑国家重大航天工程的实施，对加快推进航天强国建设发挥重要作用。”火箭院院长王小军介绍到。

运载火箭是开展一切航天活动的前提和基础，运载火箭的能力决定了探索太空的步伐。谁拥有更强的火箭，谁就掌握更大的主动权。长征五号火箭的出现，让我国火箭运载能力跻身世界第一梯队。