长征五号 B 运载火箭首飞成功，搭载我国新一代载人飞船试验船，你有什么想说的？

首先，我觉得今天直播中的某青年学者讲得还行，

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5月5日18时，中国文昌航天发射场，长征五号B运载火箭点火升空，将#新一代载人飞船#试验船等载荷的组合体送入预定轨道，实现空间站阶段飞行任务首战告捷，拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。

来源：江程杰

长征五号B型火箭首次（遥一）发射，中国新型载人飞船首次正式发射演练，中国载人航天工程实现了有着举足轻重意义的“一箭双雕”！

一、为什么需要新火箭、新飞船？

1992年9月21日，中国启动了中国载人航天工程，即著名的“921工程”。按照计划，该工程可分为“突破天地往返”、“突破交会对接，出舱行走和在轨短期驻留”和“运营长期在轨驻留的大型空间站”三个阶段。

经过了近30年发展，整个工程已经历了两型火箭（长征2F和长征7号）、11艘神舟载人飞船、1艘天舟货运飞船、两批航天员和两个天宫目标飞行器/空间实验室的巨大成功。中国以极低的成本、最高效率地利用有限任务次数，完成了天宫空间站建站的全部准备，可谓是人类航天史上的奇迹。

杨利伟成为中国航天划时代发展的见证者

（图源：中国载人航天办公室）

30年来，整个工程一直在稳稳地按照计划进行，下一步就是发射长期在轨驻留的天宫空间站，中国载人航天技术也将达到新高度。但随着技术发展进入深水区，中国载人航天也面临着一系列挑战，如果总结为一句话，就是“现有技术不够用了，已经无法满足未来天宫空间站的建设”。

例如，中国载人航天“神箭”长征2F发射了11艘神舟飞船和2艘实验性质小型空间站，可它的整流罩直径仅为3.8米、最大近地轨道运力8.6吨，神舟飞船只能搭乘3名航天员进入太空，且各项能力有限，已经慢慢无法满足中国航天人“星辰大海”的下一步梦想。

此刻，我们亟需新火箭和新飞船。

二、新长征五号B型火箭“新”在哪里？

运载火箭是航天事业的基石，决定了一国航天发展的能力上限。

进入新世纪以后，中国陆续服役了长征十一号、长征六号、长征七号和长征五号等系列火箭，尤其是长征五号成为大型任务的必备选项。它将长征火箭家族近地轨道运力上限从8.6吨提到25吨，能将东方红五号平台这类8-9吨级载荷发射到高轨，能执行更大型的嫦娥五号登月采样返回任务，能执行大型火星探测和深空探测任务等。

总体上，长征五号是一个通用化、系列化、组合化的大型运载火箭平台。对于中国航天要揽的“瓷器活”而言，它就是“金刚钻”。对于载人航天领域而言，下一步的天宫空间站核心舱重量达到了20吨级别，这时就必须依赖长征五号系列火箭。

而本次发射的长征五号B型火箭，则是根据具体需求，在基本型的基础上扩展而来的新型号，它的核心目标就是服务于重型的天宫空间站发射任务。

长征五号基本型和B型运载火箭对比图

（授权图源：Memorian-QN）

从上图可以看出，相比长征五号火箭这个57米高的“大胖子”，它是一个约53.7米的“矮胖子”。它们的主要区别有两点：

1. 长征五号B型火箭移除芯二级，成为“一级半（芯一级+助推器）”构型

对于长征五号火箭而言，它的芯一级和4枚助推器是“大力出奇迹”的关键所在，共计10枚发动机（2台YF-77和8台YF-100）能产生超过1050吨巨大推力。火箭的高轨（轨道高度数万千米，乃至更远的深空）运力主要由能长期工作的芯二级和可扩展上面级决定。而对于专注于近地轨道（轨道高度仅数百千米）重载任务的B型火箭而言，“一级半”构型足够实现近地的天宫空间站建设需要，发射本次重点测试的新载人飞船也不在话下。

2. 长征五号B型火箭使用了更大的整流罩

虽然移除了长约11.5米的芯二级，相对于基本型而言，长征五号B火箭整体长度仅缩短了3米多，重要原因就在于它更大的整流罩。整流罩是处在火箭顶部保护航天器的重要构件，新版整流罩长度达到了20.5米、直径5.2米，足以保护巨大的天宫空间站核心舱段。

因而，长征五号B型火箭是专注于近地轨道重型大体积载荷运输的“矮胖子”，它的首次发射成功，也标志着天宫空间站建设过程中最重要的运输载具完全成熟。

三、新载人飞船“新”在哪里？

目前，人类正处于服役阶段并执行过实际载人任务的的载人飞船只有两种：俄罗斯的联盟飞船和中国的神舟飞船。它们都是标准三舱式（推进舱、轨道舱和返回舱）构型，仅能运送3名航天员/宇航员、运力有限、一次性使用、功能和拓展性有限，各方面都无法满足下一步人类载人航天需求。

人类现役且执行过载人任务的两款载人飞船典型特点之一就是逼仄的空间，神舟飞船（左）比联盟飞船（右）稍大一些，但也仅是约6立方米空间（返回舱），仅相当于一间2平米的房间，甚至无法放下一张床（图源：中国载人航天/Roscosmos）

世界两款现役且执行过载人任务的载人飞船和五款在研载人飞船对比，各国新型载人飞船的各项能力均大幅提升（授权图源：Memorian-QN）

因而，目前世界唯三的载人航天势力，中国、美国和俄罗斯，都在发展新一代载人航天飞船技术。此次任务，发射的便是中国的新载人测试飞船，它与神舟飞船相比，进行了全方位的升级。

1.修改成更大的两舱式设计

与神舟飞船相比较，新载人飞船移除了轨道舱。设计轨道舱的主要原因在于它可以在飞船整体进入轨道后，给三名航天员提供短期驻留空间，从事科研和技术验证等，空间也稍大于返回舱（8立方米）。在载人任务结束后，推进舱和返回舱会返回地球，推进舱会被抛弃。而轨道舱能实现一定时间在轨驻留，起到小型空间科研平台的效果，本质上是近地空间站和载人飞船技术不成熟时的一种技术妥协，总体性价比并不高。

2016年10月17日神舟11号飞船进入太空，两位航天员景海鹏和陈冬在完成与天宫二号对接任务后返回地球，而神舟11号飞船的轨道舱至今仍在太空中。目前轨道在逐渐降低，最终会进入大气层返回（左图源：中国载人航天）

但随着中国载人航天也即将迈入空间站时代，效率更高、技术更先进、容量更大的两舱式设计更加适合当前需要。它的最大运力为7名航天员，大幅超过了神舟飞船仅3名的上限。此外，它还拥有更大货运能力，尤其是在进入太空和返回地球时可由航天员携带回更多有价值载荷。

2.可重复使用

联盟飞船和神舟飞船都是一次性使用，唯一返回地球的返回舱也完全失效，而新载人飞船将通过模块化、通用化设计实现重复使用。一个典型特点是它采取隔热模块和返回舱段组合的方式，使用后仅需更换隔热模块即可。

早在2016年6月25日，我国新型火箭长征七号首飞时就携带了新一代载人飞船实验缩比返回舱，随后在2018年第十二届中国国际航空航天博览会展出，可以明显看出防热结构和主金属结构的模块化设计（图自：新华视点）

为提升回收安全性、降低对返回舱的损耗，新载人飞船返回舱将采取群伞与缓冲气囊结合的方式回收，相较神舟飞船做了全方位升级，预计将实现10次以上的稳定复用能力。

早在2018年5月，新载人飞船就进行了气囊着陆缓冲实验（动图源：航天科技集团）

3.长寿命、多构型的先进通用平台

天宫空间站建成后，预计航天员将实现半年一次轮换。理想状态下，期间必须保证空间站长期对接有紧急逃生用飞船，这对老版神舟飞船而言是个巨大的挑战。而新载人飞船设计寿命将在2-3年水平，不仅能够满足近地轨道任务需求，也能满足更长期的深空探测任务需求。与此同时，新载人飞船的材料设计也允许它在太空更恶劣的环境、尤其是深空辐射环境中，长期正常工作。

新载人飞船主要会有两个构型，它们大小、质量等不同。这意味着新载人飞船不仅适用于常规的近地轨道载人任务，也可以根据任务需求扩展为探月和深空探测版本，最大构型8.8米长，重21.6吨，足以完成复杂的深空探测任务需求。而神舟飞船并没有深空飞行能力。

对于深空探测载人任务，例如载人登月任务，飞船返回地球、冲入大气时速度更大，这意味着更剧烈的摩擦，必须提高飞船耐热能力。相较于神舟飞船，新载人飞船的耐热能力提升了3-4倍，未来的中国载人登月计划，它也必将成为主力。

2019年12月27日，中国长征五号运载火箭遥三任务顺利发射后的大屏（图源：我们的太空）

1970年4月24日，东方红一号卫星成功进入太空，中国人千百年来的航天梦终于从“嫦娥奔月”和“万户飞天”的传说成为现实，最近我们还迎来了中国航天50周年纪念日。50年后，东方红一号卫星仍然在太空中，见证着中国新一批火箭和航天器的发射，它们都将成为中国航天事业的最有力的见证者。从筚路蓝缕到厚积薄发，航天人也在让中国人“星辰大海”的梦想逐步成为现实！新的征途就在眼前，向着星辰大海，出发！

出品：科普中国制作：太空精酿视频

制作：监制：中国科学院计算机网络信息中心

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成了，重返巅峰~~

去年年底“长征五号”遥三运载火箭复飞成功的欢呼声犹在耳畔，我们又迎来了“长征五号乙”运载火箭。在逐渐远去的轰鸣声中，长征五号乙遥一运载火箭将新一代载人飞船的试验船送上了太空。

据中国航天科技集团的消息，2020年5月5日18时，中国文昌航天发射场，长征五号B运载火箭点火升空，将#新一代载人飞船#试验船等载荷的组合体送入预定轨道，实现空间站阶段飞行任务首战告捷，拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。

• 长征五号乙与长征五号相比，有哪些区别？

关于“长征五号乙”最基本的各项参数，包括主动力，燃料等在这里不一一赘述了。作为“长征五号”现行仅有的两款构型之一，“长征五号乙”的目标轨道为近地轨道，主要用于发射空间站的各个舱段，与“长征五号”的同步转移轨道的目标轨道存在着较为明显的区别。

既然任务需求变了，那么火箭结构也会随之发生改变。“长征五号乙”去掉了“长征五号”的第二级。同时由于存在发射17米左右长度的空间站舱段的需求，其整流罩也进一步拉长，达到了惊人的20.5米。如果用它来搭雨棚，一定能坐下很多人……

在重庆东部山区的整流罩被村民改为雨棚，网友笑称其为全球最贵雨棚

• 新一代载人飞船真身亮相，和“神舟”有何不同？

同样值得好好讲的是此次发射任务的主要载荷——我国新一代载人飞船的试验船。

这个飞船我们也不陌生，早在4年前“长征七号”首飞的时候，这个飞船返回舱的缩比模型就作为主要载荷之一送上了天，在轨测试后再入大气层，最终安然着陆。

四年后的今天，这个飞船的真身也终于走到了台前。它的质量大于20吨，已经超过了13吨重的“天舟一号”货运飞船，再次刷新了我国载荷投送质量的纪录，同时其将在远地点8000km的轨道上运行一段时间，测试各项指标后再入大气层，它也将是我国除了2014年发射的“嫦娥五号T1”飞行试验器之外，再入大气层时速度最快的航天器。

飞船在高速状态下进入大气层，将经受住数千度高温的烧蚀与数个重力加速度的过载，能不能最终实现安全的再入返回，是此次实验要解答的最重要的问题。尽管几经磨难，火箭部分已经成功，但对于新型飞船的考验才刚刚开始，我们依然需要继续密切关注。

和“神舟”飞船相比，新型飞船有以下几点不同。

1.放弃轨道舱，改为两个舱段

大家很容易就能注意到，新型飞船的一大特点就是放弃了轨道舱，只有 “指令舱-服务舱”两个舱段，且指令舱的外形呈锥形，更类似于美式的“阿波罗”飞船的布局。

而我国现役“神舟”飞船的“轨道舱-返回舱-推进舱”三舱布局则与“联盟号”类似，有着非常浓厚的苏式风格。不过，“神舟”飞船的轨道舱具有独立在轨运行的能力，这是“联盟号”所无法实现的。这种设计背后的原因说来也让人叹息——由于我国在很长一段时间内并没有一个能够长期运行的空间站或空间实验室，大量的在轨运行实验不得不需要在轨道舱内进行。即便在“天宫一号”、“天宫二号”两个空间实验室运行的时候，这样的空间实验需求仍然难以得到满足。

但很快，这样“螺蛳壳里作道场”的无奈的场面就要画上句号了。

随着“长征五号乙”运载火箭的发射成功，我国的空间站计划也将继续推进。在得到了扩容之后，我们“五舱一镜”的布局将拉开我国向太空大举进发的帷幕。相对宽敞的内部空间，标准化的实验机柜，将让我们对于空间环境及其效应的认识得到极大的丰富。

不过即便如此，这次的无人飞船试验，我相信里面还是会装满来自我国各个高校、科研院所的实验设备，中轨道的宇宙辐射、低重力特性将为我们进一步认识空间环境提供优良的实验环境。

2. 底部直径扩大，容积提升

没了轨道舱，底部直径扩大到了4.2米，新型飞船的容积也将得到进一步提升。“神舟”飞船返回舱的容积仅仅为6立方米，最多搭载三人，刨去必要的子系统，可以说是挤作一团；而新型飞船的指令舱的容积则翻了一倍，达到了13立方米，一次可以运送6-7人，在仅搭载3人的半人半货模式下还能输送500千克物资，这不仅可以让航天员们能够更加舒适地开展太空任务，在飞行途中不感到过于压抑，而且飞船在返回地面的时候，还能将大量的空间实验样品下行运输。在地面充足、完备的研究中心内，我们能够对实验样品得到更加细致的研究，获得更加深刻的认识。

3. 吨位变大，可胜任多种载人飞行任务

体型变大了，吨位也随之变大，新型飞船仅指令舱就达到了7吨，已经逼近“神舟”飞船整船8吨的质量。加上了服务舱后，新型飞船的总质量将达到14吨（近地任务）或20余吨（月球任务），通过搭配不同尺寸的的服务舱，飞船可以胜任多种载人飞行任务。可以说，此次载人飞船的试验如果成功，我们离“上九天揽月”的目标更近了一步。而如此大质量的指令舱，在它接近着陆的时候，一个降落伞已经无法满足减速需求，因此需要开多个伞。这些降落伞的尺寸巨大，伞绳极长，一旦发生纠缠，将面临船毁人亡的悲惨下场。如何保证各个降落伞之间不发生冲突，完全打开，令飞船安全着陆，考验着设计人员们的水平。而这也是此次无人飞船实验的重点之一。此外，指令舱内置的气囊将在触地前释放，比起“神舟”返回舱内的反冲火箭式设计而言，航天员落地瞬间的冲击也将更小，更进一步减少航天员受伤的可能，此外，气囊的设计也将让返回舱降落在海面上回收成为可能。

4. 可回收利用，成本大幅下降

除此之外，新型载人飞船也有其他的亮点。

如今，人类的航天事业已经不满足于“有没有”的问题，开始解决“便不便宜”的问题。回收利用飞行器已然成为了大量降低成本的选择。新型飞船也不例外，它也考虑了回收利用的情形。飞船指令舱核心筒外围的隔热材料是可更换的。此前“神舟”飞船的返回舱，其隔热材料牢牢地填充在返回舱壳体外部，浑为一体。隔热材料经过烧蚀之后，返回舱也不能再次使用。新型飞船的可更换式隔热材料的设计，理论上可以保证飞船重复利用10次，大幅减少天地飞行成本。

• 属于我们的未来

历经近30年的发展，自1992年载人航天工程启动开始至今，我们见证了“神舟”系列的辉煌，我们忘不了那一幕幕令人动容的瞬间。1999年“神舟一号”首飞，2003年“神舟五号”圆了国人首个飞天梦，2008年“神舟七号”让中国人迈步太空，2012年“神舟九号”向世人展示了我国女性的风采，2016年“神舟十一号”刷新了中国人在太空生存的纪录，演练了在太空较为长期的生活。

如今，“长征五号B”型运载火箭将带着新型飞船以及空间站，开启一段全新的旅程。下一个30年，我们将乘着先进的飞船，在空间站中继续求索，追寻奥秘。或许再下一个30年，我们的孩子们，将在月球的基地上讲述那持续了数千年的飞天梦。

虽然生活总是充满挑战，让我们肩头时不时压上重担，但我们依旧需要抬头看看天空，因为那是属于我们的未来。如果能给这飞船起个名字，我希望是——曙光。

中国载人航天，正式“升舱”https://www.zhihu.com/video/1241061083063902208

作者： @天才琪露诺

出品：科普中国

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