載人航天的不二之選 長征二號F火箭有何獨門絕招？

刊登日期 : 04/06/2022

長征二號F能自動檢測處理故障

 　　長征二號F火箭全長近60米，芯級直徑3.35米，起飛重量479.8噸，起飛推力約600噸，足以把8.4噸載荷送上近地軌道。它於1999年11月19日首次發射，把中國第一艘實驗飛船「神舟一號」送入太空。

　　此後的歷次載人及不載人的神舟任務，包括2022年6月的神舟十四號任務，還有以往的天宮一號和二號實驗艙，以及疑似可重複使用空天飛機的發射，都是由「長征二號F」負責；它也是中國目前唯一有載人能力的火箭，被稱為「神箭」。

　　為甚麼中國其他火箭沒有載人能力？其實載人與發射衛星的火箭看起來差不多，卻存在絕對的分別：前者除了要安全可靠、有足夠推力把載人飛船送上太空外，更必須具備逃逸救生系统，以最大程度保障太空人安全；這系統非常複雜，公認是火箭研製中「最難啃的一塊骨頭」。

　　以長征二號F火箭來說，它的逃逸救生系统包括配備了兩套控制設備，如果主控制設備出現了故障，可以馬上切換到備份繼續工作。

　　它還加上了故障自動檢測處理系統。該系統在火箭等待發射階段和上升階段，可以對故障進行自我檢測和診斷，並發出信號。

　　如果故障發生時，太空人在發射塔而未進入飛船，即可跳進塔內的「逃逸布袋」逃生；「逃逸布袋」可以想像為一個布做管道，太空人跳進去後會像溜滑梯般滑到地下室的安全區。

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長征二號F逃逸塔保障太空人安全

 　　如果故障發生時太空人已經進入飛船，飛船即將或已經起飛，則自動故障檢測處理系統會啟動第二重逃逸設施──逃逸塔。

　　逃逸塔是長征二號F頂上像避雷針的部份，是載人火箭最直觀的識別，美、俄多數載人火箭亦有同類設備。而非載人火箭，即使長征二號F用於發射天宮試驗艙時都不會有。

　　長征二號F的逃逸塔高8米多，全身共有裝有三款共6部固體燃料引擎，可說是一發「小火箭」。若故障出現在發射後120秒內，即火箭處於0至3.9萬米高度時，引擎便會點火，使逃逸塔帶着神舟飛船（不包括飛船的推進艙）與火箭分離，並迅速離開火箭軌道，防止與火箭相撞。到了安全空域，飛船返回艙便打開減速傘，慢慢着陸。

　　若火箭一切正常，順利爬升到了3.9萬米高空，逃逸塔使命便告結束，它會脫離火箭及被拋棄。此後若火箭有固障，「長征二號F」的逃逸系統就會啟動高空逃逸模式。

　　具體來說，發射後120到200秒，亦即火箭處於3.9萬米至11萬米（110公里）高時，「長征二號F」的整流罩（原來逃逸塔下方、包裹着飛船的部份），開始承擔應急救生任務。

　　該整流罩裝有兩款共6部固體燃料引擎，遇險時它馬上點火，提供足夠動力把飛船帶離開箭體。其操作與逃逸塔類似，航天用語稱之為「無塔逃逸」。

長征二號可靠 發射成功率100%

 　　長征二號F繼續爬升到110公里高度以上，它的整流罩又會被拋棄。此際火箭已進入太空，如果火箭在拋整流罩至箭船分離（大約是發射後近6分鐘）之間有故障，則神舟飛船將與火箭應急分離，利用自身引擎動力進入軌道。

　　當然，具備逃逸救生系统是長征二號F的最大特點，但這些設施從未使用，因為它自1999年首發以來，它一直安全可靠，發射成功率是100%。大家更相信，長征二號F將繼續保持這紀錄，讓逃逸設施成為擺設。　　

　　順帶一提，因應中國載人航天的發展，當局已研製多於一種新型號載人火箭，在不久的未來長征二號F火箭將不再「孤單」。而一些航天迷會好奇，這些新載人火箭的逃逸救生系统，是否仍包括長征二號F標誌性的逃逸塔。

　　事實上，美國Space X的「獵鷹九號」火箭，發射載人「龍飛船」時就沒有逃逸塔，甚至沒有整流罩，因為「龍飛船」返回艙本身就裝有反推引擎，足以發揮逃逸塔的功能。

　　而中國的長征五號B火箭，2020年發射新一代載人飛船試驗船的時候，同樣沒有安裝逃逸塔，惟有人認為這只是試驗船測試，沒必要「全狀態」，所以不能作準。

　　無論如何，中國未來的載人火箭最終是甚麼模樣，大家還要拭目以待。

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