再征太空，更多細節披露！「胖五」身上捆21個攝像頭！

中青在線海南文昌7月2日電（中國青年報?中青在線記者 邱晨輝） 我國運載能力最大的新一代運載火箭長征五號又來了！來自國防科工局的消息顯示，第二髮長征五號運載火箭即「長征五號遙二火箭」將在今天完成發射。目前火箭已進入臨射狀態。

去年11月3日，成功首飛的大力士「胖五」長征五號迅速家喻戶曉。相比第一次，這一次大火箭的打造者航天科技集團一院，以及衛星的打造者航天科技集團五院披露了與之有關的更多細節。

火箭上的攝像頭都安在哪裡？發動機艙也裝？！

「明星」都有些個人的小癖好，火箭里的明星「胖五」也不例外，跟其他火箭兄弟相比，它最愛自拍，而且用的都是高端設備。

設計員為了全面掌握火箭飛行過程中各部段、各階段的關鍵動作，給長五火箭配備了21個攝像機，是其他火箭兄弟的兩倍左右，絕對土豪級別。

這21個攝像頭，就像21隻「眼睛」，被稱作大火箭的「圖像測量系統」，通過它們，設計人員可以實時監測到火箭飛行的全過程。普通觀眾從電視看到的火箭刺向蒼穹的鏡頭，基本也都來自這些眼睛的所見所得。

具體來看，圖像測量設備由箭載圖像攝像裝置、圖像壓縮器和地面圖像實時解碼設備、圖像監視器及數據處理計算機組成。

其中，箭載圖像攝像裝置就是我們俗稱的「攝像頭」。長五火箭電氣總體設計師董余紅介紹，以前，由於測量系統遙測數據傳輸速率的限制，火箭飛行過程中，箭上攝像頭數量較少，例如長征七號運載火箭全箭只安裝了5個攝像頭。而長五火箭有21個攝像頭，可謂是史上最「豪華」。

這21個攝像頭分別位於助推器發動機艙、一級發動機艙、一級氧箱上底、二級發動機艙、儀器艙外、衛星支架等位置。

由於長五火箭助推器體積較大，相當於以前火箭芯級的大小，助推器與一級的分離過程非常複雜，為了全面細緻地監測助推器分離的過程，設計人員在每一個助推器上都安裝了2個攝像頭。

此外，由於分離過程非常迅速，普通的攝像機根本無法拍攝出分離瞬間的細節，所以設計人員又在一級氧箱外壁設置了圖像監測點，由4台每秒可拍攝100張圖片的高速攝像機對其進行監測。

這樣，火箭飛行過程中，地面可以實時監測到助推器分離過程的每一個細節。

「圖像測量系統就像汽車的行車記錄儀一樣，它最大的好處就是萬一發生了故障，通過這些攝像頭傳回的數據，我們可以準確進行故障定位，查找原因。」董余紅說。

就像男女戀愛，衛星「坐」火箭也有「磨合期」

就像男女之間談戀愛都講磨合期，衛星「坐」火箭也會提前磨合「脾氣」「性格」，這樣「攜手」飛天才會更安全。

按照長五火箭結構強度分析師曹昱的說法，長五火箭和其搭載的衛星分別由兩個不同的單位設計製造。雙方分別開展強度設計和試驗考核，只有到了地面分離試驗時，衛星和火箭才第一次見面，才會知道對方的真實「脾氣秉性」。

不過，由於地面分離試驗只是考核分離結構的分離功能，並不能知道分離結構的受力情況，所以說衛星和火箭對彼此的了解還是片面的。

曹昱說，如果火箭和衛星到翱翔太空時才發現彼此「性格不合」，就會帶來飛行風險，甚至導致發射任務的失敗。」

按照航天科技集團五院的介紹，長五火箭這個「大力士」托舉的衛星也是非同一般，不但質量大，而且重心高，分離螺栓所受到的力也就更大。

這就意味著，長五火箭雖然力氣大，能夠舉得起衛星，但有可能會導致「內傷」。曹昱說，這樣的話，就可能造成分離螺栓變形，甚至是損壞，讓分離結構的強度可靠性大打折扣。

類似這樣的假設怎樣來驗證？火箭設計師想出了一個辦法，讓火箭與衛星提前「見面」，提前磨合「脾氣秉性」。

莫非，衛星真的要提前「跑」一趟與長征兄弟見面？倒沒有那麼波折，火箭設計師將衛星三維模型與火箭聯合開展分析，就能夠讓它們度過「磨合期」。

「這一磨合才發現，火箭分離時，導致『內傷』的現象是存在的。」曹昱說，設計人員因此聯合優化設計方案，經過不斷的探索，最終改變星箭之間的傳力路徑，規避了風險。他說，「雙方儘早發現了彼此的缺點，然後改變自己，包容對方，這樣的關係也更穩固、更長久。」

長五火箭助推器的「頭」為什麼是斜的

大家看到長征五號的外觀時，除了驚嘆它的大，或許還會發現一個與我國其它火箭不同的地方——4個助推器的「頭部」即「前端殼」是斜的，像4個孩子把頭依偎在媽媽的腰間。

這是一個特殊的設計。按照航天科技集團一院研究人員的說法，這種助推器的「頭部」叫「斜頭錐」，之所以採用這樣的設計，是為了讓助推器能夠捆在芯一級的箱間段上。

我國此前的捆綁式火箭均採用「後支點傳力」，也就是助推器帶來的推力從火箭芯級的底部傳遞，助推火箭加速。但是，它們每個助推器的推力只有70多噸，而長五火箭每個助推器的推力高達240噸左右，4個助推器可產生約960噸推力。

這麼大的推力，如果再從火箭芯級的底部傳遞，就必須把底部的結構設計得更強，不過，這麼做會導致火箭「超重」。設計師們決定採用「前支點傳力」，讓助推器強大的推力從火箭芯一級的「腰」，即液氫貯箱與液氧貯箱間的「箱間段」上傳遞。

如此一來，火箭芯級與助推器之間的關係就由「挑擔子」變成「抬轎子」，火箭重量大大降低。

當然，長五火箭的「大體格」也給「前支點傳力」帶來了一定的難題。按照航天科技集團一院研究人員的說法，在我國此前的捆綁式火箭中，芯一級燃料貯箱的長度與助推器兩個貯箱的長度相當，上下捆綁「一拍即合」。

但是，長五火箭芯一級燃料貯箱的長度，卻超過了助推器兩個貯箱，如果採用傳統的「正頭錐」構型，其上方的捆綁裝置就難以「高攀」芯一級的箱間段了。

捆綁在貯箱上？「皮薄餡大」的貯箱根本受不了；加長助推器？那又會讓火箭增加重量。

「山不過來，我就過去」。設計人員把助推器「頭部」的「制高點」由中間移向靠近芯級的側邊，這樣就解決了助推器不夠高的問題。除此之外，「斜頭錐」還能減少部分空氣阻力，一舉多得。

當然，要採用「斜頭錐」的構型，設計人員還要對助推器的「頭部」和芯一級的「腰板」進行加強。在關鍵部位做足功夫後，長五火箭才能在4枚助推器的托舉下一飛衝天。（教育科學部編輯）

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