◎ 薑哲 科技日報記者 付毅飛
7月23日，由中國航天科技集團一院抓總研製的長征五號遙四運載火箭，成功將我國首個火星探測器送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。
從火箭起飛到探測器入軌，“胖五”的飛行過程約有2167秒。可別小看這半個來鐘頭，為了確保完成任務，“胖五”可是做了精心的準備。為了“奔火”它到底有多拚？下面這組數字告訴你。
拍攝：付毅飛
每秒11.2千米，飛出中國火箭最快速度
根據發射任務要求，“胖五”需要托舉火星探測器加速到每秒11.2千米以上的速度，將探測器直接送入地火轉移軌道，開啟奔向火星的旅程。
這一速度被稱為第二宇宙速度，也被稱為“逃逸速度”。航天器只有達到該速度，才能完全擺脫地球引力，飛向太陽系內的其他行星。
此前在發射月球探測器時，長征三號乙運載火箭曾經飛出每秒10千米以上的速度。此次“胖五”發射天問一號探測器，在國內首次達到並超過第二宇宙速度，飛出了中國運載火箭的最快速度。
張高翔 攝
共設計42條發射軌道
對於普通發射任務，1個發射窗口只需要設計1條火箭發射軌道。此次任務則不同。
如果把發射比作打靶，發射天問一號探測器就是在打移動靶，因為地球和火星的相對位置在不斷變化，只有不斷調整發射軌道，才能讓探測器入軌更精確，在奔火過程中節約燃料。
為此，一院研製團隊對“胖五”的軌道進行了精細化的“窄窗口多軌道”設計。
據測算，本次發射任務有連續14天的窗口期，每天的發射窗口寬度為30分鐘。研製人員將30分鐘的發射窗口細分成3個寬度為10分鐘的發射窗口，分別設計發射軌道，將軌道偏差控制在極小範圍內。任務中，通過軟體還可以實現發射軌道的自動切換選擇。
一次發射設計如此多的發射軌道，這在中國航天史上絕無僅有。
張高翔 攝
2000多秒經歷多個重要飛行時序
在“胖五”飛行的2000多秒裡，需要經歷多個重要飛行時序。
“胖五”捆綁了4個助推器，主要用於在起飛階段及一級飛行前期提供推力。起飛後約3分鐘，助推器與火箭分離。
飛行約6分鐘後，整流罩分離。整流罩主要用於保護探測器免受火箭上升過程中的氣動力、氣動加熱及聲振等有害環境影響。整流罩分離時，火箭已經基本飛出大氣層，進入太空。
飛行約8分鐘後，火箭一二級分離，二級發動機第一次點火，繼續加速。二級發動機第一次加速過程大約持續3.5分鐘，之後二級發動機第一次關機，進入大約16分鐘的滑行階段。長時間滑行技術，已經在長征五號遙三火箭發射中進行了驗證。
此後，火箭二級發動機第二次點火，完成最後的“衝刺”，持續時間約為7.5分鐘。二級發動機第二次關機後，“胖五”還需要完成速度修正、姿態調整等過程，最終將探測器送入地火轉移軌道。
數字太多，不細說了……
一院研製團隊在產品製造、產品驗收、火箭總裝及測試等全過程中采取了20大項質量控制措施，包括關鍵項目、關鍵工序工藝質量控制，產品可靠性評估，發射場工作流程精細化再造，產品試驗充分性分析等，以確保火箭產品過程受控、質量可靠。
張高翔 攝
“胖五”是我國第一型開展全要素、全過程、全生命周期工作策劃的運載火箭，風險管控工作貫穿於型號研製全生命周期的各個階段和環節。。此次任務從設計風險、產品風險、操作風險和管理風險四個方面，全面識別風險源，梳理並分析火箭可能存在的風險項目，並從設計、分析、試驗、管理上采取了22項措施，將風險降至最低。
在長征五號遙三火箭及長征五號B遙一火箭基礎上，此次“胖五”共采取35項技術改進和可靠性提升更改項目，涉及箭上控制系統、測量系統、箭體結構、增壓輸送系統、動力系統以及地面發射支持系統等。
研製團隊採用故障模式及影響分析（FMEA）方法，對“胖五”單點失效故障模式及環節進行了梳理，共確定千余項單點失效故障模式及環節。他們對於每一項單點失效故障模式，在完成分析的基礎上，從產品設計裕度、設計特性、狀態變化、試驗充分性、測試覆蓋性、環境適應性6個要素分別開展了檢查確認。
“胖五”研製過程中，研製團隊將設計特性分析與控制確認作為產品質量穩定性和一致性的重要判據，在產品驗收環節進行了重點檢查。經過檢查，全箭共識別設計特性3萬餘項，並通過實測數據、驗收復測、直接旁證等6種控制措施全部進行了控制確認，有效管控了火箭產品質量。
焊縫質量直接影響到相關產品功能、性能的實現。特別是火箭箭體結構、增壓輸送管路以及各級發動機上的關鍵焊縫，更是能夠直接影響發射任務的成敗。作為目前我國規模最大、系統構成最複雜的運載火箭，“胖五”身上共有各類焊縫5萬多條，其中絕大多數是I級焊縫。研製團隊通過X光透照、液壓氣密試驗、焊縫氦質譜檢測等多種手段，對焊縫質量進行了100%覆蓋檢查確認。其中發動機產品的焊縫還經過了校準試車試驗的考核。
現在，你知道“胖五”有多拚了嗎？
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