火箭發(fā)射為什么要倒計(jì)時(shí)？這要從兩部科幻作品說起。1865年，“科幻小說之父”儒勒·凡爾納出版了第一部描述太空探索的作品《從地球到月球》，故事以美國南北戰(zhàn)爭結(jié)束為背景，大炮發(fā)明家們從戰(zhàn)場歸來，無所事事的他們把目光投向了月球，想出坐進(jìn)“炮彈車廂”，搭乘超級(jí)炮彈前往月球探險(xiǎn)的故事，所謂的大炮就是火箭雛形。
書中把發(fā)射時(shí)間記為T0，大炮俱樂部在全球募集資金，鑄造了前所未有的哥倫比亞大炮，并在開炮前一切準(zhǔn)備就緒，唯一不同的是，開炮前指令員按自然時(shí)間進(jìn)行順數(shù)計(jì)時(shí)：35、36、37、38、39、40、開炮！以此規(guī)劃整個(gè)發(fā)射進(jìn)程的制度設(shè)計(jì)，是科幻作品的首創(chuàng)。
1929 年，科幻影片《月球少女》向電影觀眾首次呈現(xiàn)一枚登月火箭發(fā)射升空的全過程。其中關(guān)于火箭點(diǎn)火的細(xì)節(jié)，包括火箭發(fā)射倒計(jì)時(shí)和宇宙空間失重的描述都很新穎到位。電影大師弗里茨·朗為吸引觀眾注意力，在影片中營造時(shí)間緊迫的戲劇性氣氛，在火箭發(fā)射鏡頭中設(shè)計(jì)了“……3、2、1、現(xiàn)在”的倒數(shù)鏡頭，電影成了這種發(fā)射模式的先導(dǎo)。
德國在20世紀(jì)30年代制成的第一枚試驗(yàn)火箭，以及后來40年代初研制的“V- 2”火箭，都采用這種倒數(shù)計(jì)時(shí)的發(fā)射程序。中國的火箭在發(fā)射時(shí)也采用了這種程序，由“01”指揮員組織各系統(tǒng)工作、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和倒計(jì)時(shí)點(diǎn)火。火箭發(fā)射使用倒計(jì)時(shí)真正的作用在于確認(rèn)火箭發(fā)射的時(shí)間零點(diǎn)，把火箭在起飛前的各種動(dòng)作按時(shí)間程序化。
如果把從火箭上發(fā)射架到任務(wù)完成的整個(gè)任務(wù)過程，以時(shí)間軸為數(shù)軸的話，那么發(fā)射時(shí)刻就可作為數(shù)軸的零點(diǎn)，我們把它命名為 T0。當(dāng)火箭發(fā)射時(shí)，T0時(shí)刻就會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)剿械臏y(cè)控站。不同國家在火箭發(fā)射倒計(jì)時(shí)的具體設(shè)置上也有差別。比如，中國的火箭倒計(jì)時(shí)是點(diǎn)火倒計(jì)時(shí)——以火箭點(diǎn)火時(shí)刻作為 T0；而美國的火箭都是采用起飛倒計(jì)時(shí)——以火箭起飛時(shí)刻作為T0。
2020年5月5日，隨著“01”指揮員發(fā)出口令，長征五號(hào)B運(yùn)載火箭并沒有立刻起飛，而是仍“穩(wěn)坐”發(fā)射臺(tái)。經(jīng)過了令人忐忑不已的9秒鐘后，火箭才騰空而起。相比其他火箭發(fā)射時(shí)的情景，9秒著實(shí)“漫長”得令人印象深刻。那么，這9秒發(fā)生了什么？為什么長五B點(diǎn)火9秒后才起飛呢？
實(shí)際上，從火箭點(diǎn)火到起飛，中間產(chǎn)生的數(shù)秒是火箭正常發(fā)射流程中的一環(huán)。在此期間，火箭最先工作的四大系統(tǒng)，即測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、測(cè)發(fā)控系統(tǒng)高速完成上千個(gè)步驟。其中，火箭測(cè)量系統(tǒng)在點(diǎn)火之前就開始進(jìn)行箭體內(nèi)部儀器設(shè)備的壓力、流量、液位等測(cè)量。在“點(diǎn)火”口令發(fā)出后，測(cè)量系統(tǒng)即時(shí)記錄、回傳火箭各系統(tǒng)儀器設(shè)備參數(shù)信息，同時(shí)，火箭的“大腦”——控制系統(tǒng)給動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)出命令，助推器和芯一級(jí)相繼點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)在幾秒鐘之內(nèi)進(jìn)入滿負(fù)荷工作狀態(tài)。與“點(diǎn)火”口令同時(shí)啟動(dòng)的還有地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)，它迅速計(jì)算好火箭的初始位置參數(shù)、準(zhǔn)備跟蹤。我們?cè)诎l(fā)射直播時(shí)常聽到的“某某跟蹤正常”，就是地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)在工作。
這四大系統(tǒng)的初始工作，大多是我們無法直接看到的，但也有一些對(duì)應(yīng)的“小動(dòng)作”可以輕易看到，如各種地面插頭的脫落等。地面設(shè)施和火箭連接的插頭大致可以分為兩大類：供氣、供液的管路插頭和供電的管路插頭。用于供氣、供液的管路插頭在火箭進(jìn)入特定程序時(shí)自主脫落，而供電的管路插頭會(huì)堅(jiān)守到火箭起飛的最后一秒，被火箭上升推力斷開，因而非常容易被觀察到。
那么，為什么長征五號(hào)B運(yùn)載火箭點(diǎn)火到起飛時(shí)間長？其實(shí)，它并不是個(gè)例。相比其他系列的火箭，長五系列火箭的“推重比”相對(duì)較小。“推重比”是火箭的推力和重力之間的比例，是決定火箭從點(diǎn)火到起飛這段時(shí)間長短的關(guān)鍵。這是因?yàn)椋鸺c(diǎn)火后，推力越來越大，直到超過火箭的重力，才能將火箭托舉起來，飛向太空。
長征五號(hào)系列火箭質(zhì)量大、推重比最小，建立足夠的推力時(shí)間更長，所以長征五號(hào)B運(yùn)載火箭需要9秒鐘才能把火箭抬起來；其他系列的火箭，如長征二號(hào)丙火箭，推重比大，從點(diǎn)火口令下達(dá)到起飛的時(shí)間只要兩三秒。相比之下，觀看長征二號(hào)丙火箭發(fā)射的人可以少緊張一會(huì)兒，就能看到火箭起飛了。
（微信公號(hào)“太空夢(mèng)想”供稿）
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