7月24日，长征五号B遥三运载火箭(简称“长五B火箭”)搭载空间站问天实验舱，在文昌航天发射场升空，这是中国大型低温氢氧火箭首次执行交会对接任务，难度好比在太空“穿针引线”。为此，长五B火箭从优化射前流程、拓展发射窗口、释放运载能力三方面进行性能改进提升，保障任务圆满成功。

从“串联”到“并联”

问天实验舱和天和核心舱通过交会对接，在轨进行组装，这就要求火箭零窗口发射。而长五B火箭是低温火箭，面临着低温推进剂加注问题和复杂的发射前流程，实施零窗口发射比常温火箭难度更大。

为了和时间赛跑，设计团队开展了适应零窗口发射要求的射前流程优化改进，对全箭射前流程环节、可优化内容及发射窗口整体前移的有关影响开展专题确认。

据中国航天科技集团一院长五B火箭总体副主任设计师刘秉介绍，“我们将各系统耦合性高的工作由‘串联’变为‘并联’，在火箭发射前预留2.5分钟的故障处理时间。”

从“追火车”到“乘高铁”

此次长五B火箭首次执行交会对接任务，要求火箭以更高的发射和飞行可靠性实现准点发射、准确入轨，将问天舱准确送入与核心舱共面、共轨的转移轨道，就像火车到站，以前乘客需要“追火车”才能找到自己的车厢，现在的高铁都是精准停靠到地标处。

从“追火车”到“乘高铁”，入轨精度偏差缩小为空间站舱段交会对接提供了更好的保障，但是也对火箭的动力、结构和控制系统偏差控制水平提出更高要求。

为确保大型低温火箭可靠发射，团队将原来的零发射窗口拓展至2.5分钟。据一院长五B火箭轨道设计师王建明介绍，“‘窄窗口’点火可以提升火箭点火可靠性，但由于地球是不断自转的，为克服地球自转影响，则需要通过箭上具备起飞时刻偏差修正能力。”

点火后，火箭依靠更先进的制导技术不断调整弹道，直奔空间站。“就好比投出去的篮球能按照篮筐位置、球场风速、气流和温度等的变化，不断修正自己的前进轨迹，直奔篮筐而去。”一院火箭科普专家钱航说，“这有点像汽车的自动驾驶技术，只是长五B这辆‘汽车’，重达数百吨、时速不可估量，要做到‘自动驾驶’可不容易。”

从“大包小裹”到“轻松上阵”

作为目前中国近地轨道运载能力最大的火箭，长五B火箭近地轨道运载能力超过23吨，托举2022年最重载荷——问天实验舱演绎浪漫的“太空之吻”。

这是中国空间站首次在有人状态下迎接航天器来访。问天实验舱需要消耗燃料实现变轨，以满足与核心舱交会对接的要求，这会影响实验舱其他物资搭载。

为了能够搭载更多推进剂、生活物资等，科研团队对火箭运载能力进一步评估、折算，扔掉箭体中的“累赘”，为火箭释放更多运载能力。

“如果把发射火箭比作游客出行，以前就是出远门，需要携带大包小裹来保障衣食住行，现在更像是临时出差，轻轻松松带上必备物品就可以出发了。”刘秉说。

从“串联”到“并联”、从“追火车”到“乘高铁”、从“大包小裹”到“轻松上阵”，长五B火箭对标发射可靠性要求高、入轨精度要求高、运载能力要求高这三大任务特点，圆满完成首次交会对接任务，为中国航天定格了唯美的“问天”之吻。

文/马帅莎 董佳莹

编辑/倪家宁