午后时分阳光炽热，中国文昌航天发射场椰林婆娑，晴空万里，观看发射的人们翘首以盼。

发射塔架前，乳白色的长征五号B运载火箭精神抖擞，托举着当今世界最大单体载人航天器、国内迄今为止质量最重的载人航天器——问天实验舱，准时点火起飞。

巨大的轰鸣声由远及近传来，震破了苍穹。一时间，发射场内、大海岸边，甚至手机屏幕前，人们都在为见证这一壮观时刻而欢欣鼓舞。

长五B火箭成功突破了零窗口发射和大直径舱箭连接分离等多项关键技术，创造新的战绩。

“巨箭”长五B火箭如何实现这一系列壮举？长五系列火箭专家对此做了全面解读。

从0秒到2.5分钟

本次任务是长五B火箭首次实施零窗口发射，型号队伍通过一系列优化举措，争取到了2.5分钟的窄窗口时间，进一步保障发射任务的成功。

最初，由于要保证问天实验舱与天和核心舱实现快速交会对接，需要长五B火箭零窗口发射，也就是在规定时间内分秒不差地发射。

快速交会对接任务对运载火箭提出了与在轨航天器共面、共轨的基本要求。“空间站组合体在围着地球转，地球也在自转，所以火箭必须在精准的时间内点火起飞，确保将航天器送入预定轨道。”长五B火箭弹道主管设计师王建明说。

如果完全按照零窗口准备，对长五B火箭这种大型低温运载火箭的动力、结构和控制系统偏差控制水平有着极高的挑战，这意味着任何一个环节不能出现一丁点差错，这无异于在刀尖上跳舞。

但是，如若不能在最优时间将火箭发射出去，后续的工作会更为复杂，会产生更多的约束。“火箭不是孤立存在的，航天发射是火箭、发射场、地面等系统协同的最终体现。为确保大型低温火箭可靠发射，就必须具有一定的窗口宽度。”王建明表示。

仅以推进剂加注为例。液氢液氧作为长五B火箭氢氧发动机的动力来源，对储存环境有严苛的要求。错过发射窗口后，虽然液氧可以在火箭中停留24个小时，但液氢需要尽快卸掉。经过评审再次重新加注，差不多需要一周的时间。

为此，团队对长五B火箭结构、动力和控制系统等都开展了相应的改进工作。比如，优化飞控软件，增加起飞时刻偏差修正功能，克服地球自转带来的影响；优化飞行弹道，进一步释放火箭能力等等。

值得一提的是，团队还优化了火箭射前准备程序。

过去，火箭各系统只能按时序完成射前指令。“比如动力系统的工作没做完，其他系统即便和动力系统没有直接关系，也得等着，流程会很长。”长五火箭副总师黄兵说。

为缩短时间、提高效率，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。

长五B火箭总体副主任设计师刘秉说，“我们将各系统耦合性高的工作由‘串联’变为‘并联’，为火箭发射前预留了故障处理时间，一旦在点火前暴露一些问题，可以给我们充足的时间来反映。”

如此一来，团队将发射窗口成功拓展到2.5分钟。这就意味着，火箭在0~2.5分钟之内的任一时间点都可以发射，极大提升了任务适应性。

黄兵透露：“此前长五系列火箭执行的任务虽没有零窗口发射要求，但部分仍按照零窗口进行了发射。这为长五B火箭执行本次任务奠定了重要基础。”

从22吨到25吨

问天实验舱重达23吨，比天和核心舱质量多1吨左右，长五B火箭如何托举它轻松上天？

事实上，长五B火箭在设计之初，就已经考虑了空间站建设过程中所有舱段的重量。黄兵对此表示，发射问天实验舱任务，实际是在释放火箭的能力。

火箭发射后，航天科研人员会仔细判读相关飞行数据。长五系列火箭发射以来，团队一直在评估火箭的运载能力，通过逐步释放，让可能影响火箭运载能力的因素全部暴露出来，进而使火箭变得更为成熟。

“长五B火箭的近地轨道运载能力绝不止23吨。”黄兵信心十足地表示，“通过不断优化迭代，长五B火箭甚至会有超过25吨的运载能力。”

在本次任务中，问天实验舱采用快速交会对接的方式与空间站天和核心舱对接形成组合体，整个过程大约13小时，需要舱段消耗燃料来变轨满足对接要求。

为能搭载更多的推进剂和航天员所需的工作、生活物资，团队“扔掉”了箭体中的一些“累赘”，为火箭释放了更大的运载能力。

“如果把发射火箭比作游客出行，那么以前出远门需要携带大包小裹，而现在轻轻松松带上必备物品就可以出发了。”刘秉比喻说。

从可靠到更可靠

作为中国载人航天工程的主力火箭之一，最重要的性能要求是可靠。

在长五B火箭发射天和核心舱之后，团队便第一时间全面梳理了地面系统由于长时间服役而产生的偶发问题，并与空间站工程总体达成共识，对相关设备进行维护、更换。

长五B火箭拥有当前国内最大整流罩，它长20.5米，有六七层楼那么高，内部空间达到了360立方米。如何让这样的“庞然大物”实现可靠的结构承载以及连接分离，一直是攻关难点。团队通过仿真分析、计算及地面试验，并通过前两次任务的检验，完全掌握了这一关键技术。

在本次任务中，团队还将整流罩上的相关设备尽可能安置在一侧，避免其成为影响整流罩分离的因素。

不仅如此，团队还突破了舱箭连接分离技术。载荷与火箭之间的接口直径一般在1~2米之间，而问天实验舱与长五B火箭接口直径达到4.1米。经过努力，团队攻克了大直径线性分离装置和高冲率的隔冲装置研制，保证舱间分离过程中受到的冲击量级符合标准。

为了保证问天实验舱在交会对接中更加安全可靠，团队通过技术沟通、工作协调和分析论证，严控火箭多余物。“就像眼睛不能进沙子，一个小小的多余物就可能对火箭发射和对接造成灾难性的后果。”刘秉说。

为何在这些方面做出调整？刘秉举了个通俗易懂的例子：问天实验舱作为长五B火箭的一名“乘客”，上车的时候，要给“乘客”系好安全带，保证“乘客”在飞行过程中状态稳定；在到达目的地以后，再把安全带解开，将“乘客”稳妥地送下车。

运载火箭的能力有多大，航天的舞台就有多大。发射完问天实验舱后，长五B火箭团队仍将步履不停，做好梦天实验舱任务发射前的各项准备，推动我国空间站全面建成。

后续，长五B火箭还将发射巡天光学舱，填补我国大型太空望远镜的空白。长五系列火箭将助力中国航天探索更深远的宇宙。（刘岩 董佳莹）