7月23日，由航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院抓總研制的長征五號遙四運載火箭，成功將我國首個火星探測器“天問一號”送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。讓我們透過這組數(shù)字，看看“胖五”為了“奔火”有多“拼”。

“天問一號”發(fā)射過程模擬動畫截圖（航天科技集團(tuán)五院提供）

“11.2”——飛出11.2千米/秒的最快速度

根據(jù)發(fā)射任務(wù)要求，長征五號遙四火箭將托舉“天問一號”火星探測器加速到超過11.2千米/秒的速度，將探測器直接送入地火轉(zhuǎn)移軌道，開啟奔向火星的旅程。

11.2千米/秒的速度也就是第二宇宙速度，當(dāng)航天器的速度達(dá)到這一速度時，就可以完全擺脫地球引力，去往太陽系內(nèi)的其他行星或者小行星，因此也被稱為“逃逸速度”。

當(dāng)運載火箭發(fā)射的有效載荷是衛(wèi)星或者飛船時，它們都是環(huán)繞地球做周期運動，運載火箭末級的最大速度只需要超過7.9千米/秒的第一宇宙速度即可，第一宇宙速度是航天器沿地球表面作圓周運動時必須的發(fā)射速度，也稱為“環(huán)繞速度”，如果發(fā)射速度低于這一速度，航天器將會在地球引力的作用下，回到地球表面。

此前在發(fā)射月球探測器時，長征三號乙火箭曾經(jīng)飛出了超過10千米/秒的發(fā)射速度。“此次長征五號遙四火箭發(fā)射火星探測器，是我國火箭第一次達(dá)到并超過11.2千米/秒的第二宇宙速度，飛出了我國運載火箭的最快速度。”長征五號火箭總設(shè)計師李東介說。

“天問一號”發(fā)射過程模擬動畫截圖（航天科技集團(tuán)五院提供）

“42”——42條發(fā)射軌道

對于一般的發(fā)射任務(wù)，一個發(fā)射窗口只需要設(shè)計一條火箭發(fā)射軌道。而此次發(fā)射火星探測器則有所不同，如果把發(fā)射比作打靶，發(fā)射深空探測器時的打靶就是在打一個“移動靶”，因為地球和火星的相對位置是在不斷變化的，只有不斷調(diào)整發(fā)射軌道，才能讓探測器更加精確的入軌，在奔向火星的過程中節(jié)約自身燃料。

為此，研制團(tuán)隊對火箭發(fā)射軌道進(jìn)行了精細(xì)化的“窄窗口多軌道”設(shè)計。根據(jù)對任務(wù)發(fā)射窗口的測算，本次發(fā)射有連續(xù)14天的窗口期，每天的發(fā)射窗口寬度為30分鐘。為了更加精細(xì)、精準(zhǔn)，研制人員將30分鐘的發(fā)射窗口再細(xì)分成3個寬度10分鐘的窗口，分別設(shè)計發(fā)射軌道，也就是每天為火箭設(shè)計3條發(fā)射軌道，14天的窗口期一共設(shè)計了42條發(fā)射軌道，將軌道偏差控制在非常小的范圍內(nèi)。

長征五號火箭總指揮王玨表示，一次發(fā)射設(shè)計如此多的發(fā)射軌道，在中國航天的發(fā)射歷史上也是絕無僅有的。同時，此次發(fā)射還首次實現(xiàn)了發(fā)射軌道的自動切換，通過軟件可以實現(xiàn)發(fā)射軌道的自動切換選擇。

“天問一號”發(fā)射過程模擬動畫截圖（航天科技集團(tuán)五院提供）

“35”——35項可靠性改進(jìn)提升

長征五號火箭各系統(tǒng)持續(xù)開展再分析、再設(shè)計和再驗證的“三再”工作，從設(shè)計方案、產(chǎn)品生產(chǎn)制造以及操作及過程控制等方面全面審視各項工作的規(guī)范性、有效性。通過技術(shù)改進(jìn)，實現(xiàn)火箭固有可靠性的進(jìn)一步提升。

在長征五號遙三火箭及長征五號B遙一火箭基礎(chǔ)上，長征五號遙四火箭共采取了35項技術(shù)改進(jìn)和可靠性提升更改項目，涉及到箭上控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、箭體結(jié)構(gòu)、增壓輸送系統(tǒng)、動力系統(tǒng)以及地面發(fā)射支持系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，通過可靠性改進(jìn)提升，使火箭更加健壯、可靠。比如，為了提高產(chǎn)品密封性，在相關(guān)產(chǎn)品的安裝界面增加墊圈；為了提高產(chǎn)品工作可靠性，在部分閥門間增加過濾器；為了確保產(chǎn)品工作可靠，改進(jìn)了一處傳感器導(dǎo)線固定方式，等等。

在這些可靠性提升的改進(jìn)措施中，有一些改進(jìn)只在“毫厘之間”。比如輔助動力系統(tǒng)的某發(fā)動機(jī)推力室將毛細(xì)管長度增加了1毫米；某點火器將裝藥孔的直徑減少了1毫米。這些細(xì)微處的改變，背后是航天人精益求精的態(tài)度和追求。

“天問一號”發(fā)射過程模擬動畫截圖（航天科技集團(tuán)五院提供）

“120+”——120余項飛行關(guān)鍵動作指標(biāo)分析確認(rèn)

長征五號火箭研制團(tuán)隊將火箭“飛行關(guān)鍵動作指標(biāo)閉合分析確認(rèn)”作為一項專題分析工作，針對影響飛行成敗的關(guān)鍵動作和重要環(huán)節(jié)，比如火箭點火、助推器分離、整流罩分離、級間分離、器箭分離等動作，開展產(chǎn)品及系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)閉合性檢查工作。

研制團(tuán)隊采用“飛行事件鏈”的思路，按照系統(tǒng)功能實現(xiàn)的物理傳遞鏈路，全面梳理涉及到的產(chǎn)品，針對梳理出的產(chǎn)品，以功能失效分析為基礎(chǔ)，辨識產(chǎn)品關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，從功能、性能、安裝防護(hù)適應(yīng)性等方面，開展了關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)梳理。以環(huán)境適應(yīng)性為例，箭上電纜等要關(guān)注具體安裝位置、是否進(jìn)行有效防護(hù)，接插件在振動環(huán)境下是否會異常斷開等開展具體指標(biāo)分解。

進(jìn)入發(fā)射場后，研制團(tuán)隊結(jié)合產(chǎn)品最終狀態(tài)及測試情況，對關(guān)鍵指標(biāo)的閉合情況進(jìn)行再次確認(rèn)，確保各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的功能正常。

7月23日，長征五號遙四運載火箭發(fā)射天問一號火星探測器（國家航天局新聞宣傳中心 張高翔攝）

“50000+”——50000多條焊縫質(zhì)量復(fù)查確認(rèn)

焊縫質(zhì)量直接影響到相關(guān)產(chǎn)品功能、性能的實現(xiàn)，特別是火箭箭體結(jié)構(gòu)、增壓輸送管路以及火箭各級發(fā)動機(jī)上的一些關(guān)鍵焊縫，不僅數(shù)量龐大，更是直接影響到火箭發(fā)射的成敗，焊縫質(zhì)量控制始終是運載火箭產(chǎn)品質(zhì)量控制中的重要環(huán)節(jié)之一。

作為目前我國規(guī)模最大、系統(tǒng)構(gòu)成最復(fù)雜的運載火箭，長征五號運載火箭上共有各類焊縫50000多條，其中絕大多數(shù)是I級焊縫。研制團(tuán)隊通過X光透照、液壓氣密試驗、焊縫氦質(zhì)譜檢測、熒光檢查、表面著色檢查、超聲波檢查、煤油滲透檢查、試驗件剖切檢查等多種檢測手段，對焊縫質(zhì)量進(jìn)行了100%覆蓋的檢查確認(rèn)，其中，發(fā)動機(jī)產(chǎn)品的焊縫還經(jīng)過了校準(zhǔn)試車試驗的考核。經(jīng)過檢查，長征五號遙四火箭所有焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠，可以滿足火箭飛行的使用要求。