易坊好文馆

  1. 首页 > 玩科技 >

系统工作|火箭发射倒计时：从科幻到传统

火箭 系统 月球 发射 传统 点火 起飞 系统工作 管路 插头 大炮 推重比

火箭发射为什么要倒计时？这要从两部科幻作品说起 。 1865年 ， “科幻小说之父”儒勒·凡尔纳出版了第一部描述太空探索的作品《从地球到月球》 ， 故事以美国南北战争结束为背景 ， 大炮发明家们从战场归来 ， 无所事事的他们把目光投向了月球 ， 想出坐进“炮弹车厢” ， 搭乘超级炮弹前往月球探险的故事 ， 所谓的大炮就是火箭雏形 。
书中把发射时间记为T0 ， 大炮俱乐部在全球募集资金 ， 铸造了前所未有的哥伦比亚大炮 ， 并在开炮前一切准备就绪 ， 唯一不同的是 ， 开炮前指令员按自然时间进行顺数计时：35、36、37、38、39、40、开炮！以此规划整个发射进程的制度设计 ， 是科幻作品的首创 。
1929 年 ， 科幻影片《月球少女》向电影观众首次呈现一枚登月火箭发射升空的全过程 。 其中关于火箭点火的细节 ， 包括火箭发射倒计时和宇宙空间失重的描述都很新颖到位 。 电影大师弗里茨·朗为吸引观众注意力 ， 在影片中营造时间紧迫的戏剧性气氛 ， 在火箭发射镜头中设计了“……3、2、1、现在”的倒数镜头 ， 电影成了这种发射模式的先导 。
德国在20世纪30年代制成的第一枚试验火箭 ， 以及后来40年代初研制的“V- 2”火箭 ， 都采用这种倒数计时的发射程序 。 中国的火箭在发射时也采用了这种程序 ， 由“01”指挥员组织各系统工作、监测系统和倒计时点火 。 火箭发射使用倒计时真正的作用在于确认火箭发射的时间零点 ， 把火箭在起飞前的各种动作按时间程序化 。
如果把从火箭上发射架到任务完成的整个任务过程 ， 以时间轴为数轴的话 ， 那么发射时刻就可作为数轴的零点 ， 我们把它命名为 T0 。 当火箭发射时 ， T0时刻就会自动传输到所有的测控站 。 不同国家在火箭发射倒计时的具体设置上也有差别 。 比如 ， 中国的火箭倒计时是点火倒计时——以火箭点火时刻作为 T0；而美国的火箭都是采用起飞倒计时——以火箭起飞时刻作为T0 。
2020年5月5日 ， 随着“01”指挥员发出口令 ， 长征五号B运载火箭并没有立刻起飞 ， 而是仍“稳坐”发射台 。 经过了令人忐忑不已的9秒钟后 ， 火箭才腾空而起 。 相比其他火箭发射时的情景 ， 9秒着实“漫长”得令人印象深刻 。 那么 ， 这9秒发生了什么？为什么长五B点火9秒后才起飞呢？
实际上 ， 从火箭点火到起飞 ， 中间产生的数秒是火箭正常发射流程中的一环 。 在此期间 ， 火箭最先工作的四大系统 ， 即测量系统、控制系统、动力系统、测发控系统高速完成上千个步骤 。 其中 ， 火箭测量系统在点火之前就开始进行箭体内部仪器设备的压力、流量、液位等测量 。 在“点火”口令发出后 ， 测量系统即时记录、回传火箭各系统仪器设备参数信息 ， 同时 ， 火箭的“大脑”——控制系统给动力系统发出命令 ， 助推器和芯一级相继点火 ， 发动机在几秒钟之内进入满负荷工作状态 。 与“点火”口令同时启动的还有地面测发控系统 ， 它迅速计算好火箭的初始位置参数、准备跟踪 。 我们在发射直播时常听到的“某某跟踪正常” ， 就是地面测发控系统在工作 。
这四大系统的初始工作 ， 大多是我们无法直接看到的 ， 但也有一些对应的“小动作”可以轻易看到 ， 如各种地面插头的脱落等 。 地面设施和火箭连接的插头大致可以分为两大类：供气、供液的管路插头和供电的管路插头 。 用于供气、供液的管路插头在火箭进入特定程序时自主脱落 ， 而供电的管路插头会坚守到火箭起飞的最后一秒 ， 被火箭上升推力断开 ， 因而非常容易被观察到 。
那么 ， 为什么长征五号B运载火箭点火到起飞时间长？其实 ， 它并不是个例 。 相比其他系列的火箭 ， 长五系列火箭的“推重比”相对较小 。 “推重比”是火箭的推力和重力之间的比例 ， 是决定火箭从点火到起飞这段时间长短的关键 。 这是因为 ， 火箭点火后 ， 推力越来越大 ， 直到超过火箭的重力 ， 才能将火箭托举起来 ， 飞向太空 。
长征五号系列火箭质量大、推重比最小 ， 建立足够的推力时间更长 ， 所以长征五号B运载火箭需要9秒钟才能把火箭抬起来；其他系列的火箭 ， 如长征二号丙火箭 ， 推重比大 ， 从点火口令下达到起飞的时间只要两三秒 。 相比之下 ， 观看长征二号丙火箭发射的人可以少紧张一会儿 ， 就能看到火箭起飞了 。
【系统工作|火箭发射倒计时：从科幻到传统】责任编辑：龙静玉(EK010)

    推荐阅读


    上一篇：央视|印度或将禁止使用比特币 计划推出本国数字货币

    下一篇：时长达|能否关掉那些关不掉广告的APP？