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时隔4年中国再去太空“派件”,有何重大意义? 来源于:共青团昆明市委网站  发布时间:2021-05-30 16:58:15  发布人:

5月30日5时01分,在很多人还在熟睡之时,中国再次上演了“太空之吻”,主角是天舟飞船与天和核心舱。


  头一晚即5月29日20时55分,天舟二号货运飞船从中国文昌航天发射场飞向太空;约8小时后,天舟二号货运飞船采用自主快速交会对接模式精准对接于天和核心舱后向端口,顺利实现太空拥吻。这也是天和核心舱在太空独自遨游一个月之后,迎来的第一个地球“访客”。


  按照规划,今明两年我国将连续实施3次空间站舱段发射,4次天舟货运飞船发射及4次神舟载人飞船发射,于2022年前后建成中国空间站。今天飞向太空的天舟二号,就是空间站在轨建造阶段的第一艘飞船,也是我国往空间站核心舱派出的第一单“太空快递”。


  这个夏夜,火箭尾焰从琼东古邑的上空划过,大海与星空、火箭与国旗、欢呼与掌声,共同勾勒出一幅壮美飞天画卷。距离中国空间站的建成,我们又近了一步。


  为啥“带货”去太空?


  与为人所熟知的神舟载人飞船不同,天舟货运飞船只运货、不送人,人们亲切地称它为中国空间站的“快递小哥”。2017年4月,长征七号遥二火箭成功将我国第一艘货运飞船天舟一号送入预定轨道。如今时隔4年,中国“太空快递业务”再次开通,长征七号火箭再出发,将天舟二号货运飞船送入太空。


  中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总指挥冯永说,在中国空间站建造过程中,每次发射神舟载人飞船前,我国都将先行发射天舟货运飞船,做到“兵马未动,粮草先行”。天舟二号此行的主线任务,就是把航天员和空间站所需的物资送上天。


  后续,天舟二号货运飞船后向对接、神舟十二号载人飞船前向对接空间站天和核心舱,将完成中国空间站首个“一”字构型。


  据冯永介绍,上天前,空间站天和核心舱与天舟二号货运飞船是两套独立的能源系统,能源自给自足;对接后,两个航天器则并网供电系统,为船站间互相输送电能资源,实现组合体能源的高效利用。


  “就好比两个手机,既可以单独充电,还可以互相充电。”冯永说。这是由于大型航天器的阳光遮挡情况复杂,如果单个航天器能量不足,另一个可以及时补充。


  冯永说,天舟二号货运飞船停靠空间站期间,处于休眠状态,其自身能源需求不大,太阳翼提供的能源供给大部分时段较为充足,富余的电能可以为航天员活动提供保障,同时支撑一些电能消耗较大的科学实验。简单地说就是要付出最少的代价,实现能源最大化利用。




(天舟二号货运飞船模拟图。图片来源:中国航天科技集团五院)


  “如果说天和核心舱是一套精装样板房,那么在航天员乘坐神舟飞船拎包入住前,我们需要通过天舟货运飞船先往房间里运输日常生活用品。”中国航天科技集团八院飞船型号分总体主任设计师杨华星说。


  他告诉记者,天舟二号携带了多人多天的生活物资,包括氧气、食物和出舱航天服,以及大量推进剂和空间站实验设备,为空间站提供推进剂补加和轨道维持等服务。这些将保障首批3名航天员进驻天宫空间站,完成为期3个月的驻留任务,并开展一系列关键技术验证。


  “接下来,航天员将乘坐神舟飞船进驻中国空间站天和核心舱,进入到货运飞船内,在太空中体验一把‘拆快递’的乐趣。”杨华星说。


  都带了啥宝贝上天?


  那么,天舟二号货运飞船都给中国空间站天和核心舱带去什么宝贝?


  中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总设计师白明生说,未来搭载神舟载人飞船来到天和核心舱的航天员,将在这所“太空之家”生活几个月到半年时间,因此要为他们备足各种物资,方便他们在太空的“衣、食、住、行”和工作。此次天舟二号送去的“外卖”,便有各种生活物资。


  常言道“民以食为天”,白明生以天舟二号所带的食物为例,我国航天食品有不少传统中式菜品的身影,具有明显的中式特色。食物不仅有主副之分,讲究荤素搭配,更有独特的风味,甚至人人皆知的鱼香肉丝、宫爆鸡丁,也将出现在航天员的美食列表里。


  他还透露,在这些货物中,有两个备受瞩目的宝贝——两套航天员舱外服,它们是航天员抵达核心舱后执行舱外任务的必备物资。


  除了这些物资以外,天舟二号还带去了推进剂,借此给空间站天和核心舱“加油”。在对接期间,天舟二号就将为核心舱进行燃料加注与姿态控制。


  “推进剂是危险品,货船系统为此设计了多个‘油箱’,在密封舱外通过管路运输,使其与密封舱隔离,保证航天员在舱内的安全。”白明生说。


  值得一提的是,天和核心舱推进系统实现了完全自主补加,不再需要地面指令干预或是航天员的辅助。


(天舟二号货运飞船向天和核心舱实施“太空加油”模拟图。图片来源:中国航天科技集团五院)


  白明生说,天舟二号入轨后,要沿轨道追上飞行中的空间站天和核心舱。此次任务中,天舟二号提升了交会对接能力,通过把货运飞船交会对接中的各项信息植入软件,飞船能在天上“随机应变”,基本上可以做到全天候、360度交会对接。


  “之前交会对接环节主要依靠地面干预,现在不同了。”白明生说,天舟一号货运飞船完成交会对接动作主要依赖地面测控,通过地面生成的轨道参数注入指令,“比如货运飞船发动机开机,开机时长、开机点位都要靠地面指令,测控人员压力很大。而天舟二号基本都是自主完成的。”


  他告诉记者,为了实现空间站任务物资运输快速补给,货运飞船系统通过交会对接和轨道设计,只需要几个小时,就可以把这些货物由地面送达空间站。


  天舟二号还将带去实验设备、实验资料等物资,等到神舟十二号飞船将航天员送至天和核心舱,再由航天员在轨取出并安装。


  待神舟十二号飞船返回后,天舟二号还会在太空表演一番“杂技”——与空间站天和核心舱尾部对接口分离,自主机动至核心舱节点舱的轴向对接口,然后进行对接,进一步验证关键技术。


  “带货”能力如何?


  跟又高又大的空间站天和核心舱相比,天舟货运飞船可谓是“短小精悍”,但作为货运飞船,其“带货”能力却丝毫不逊色。


  中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总体副主任设计师雷剑宇说,天舟二号货运飞船上行物资能力超过6吨,包括160余件大大小小的货包以及2吨的推进剂,占了整个货船重量的一半以上,载货比超过50%,属于国际领先水平。


  他告诉记者,目前世界上最大运载能力超过5吨的现役货运飞船只有两个型号,中国的天舟就是其中之一。


  不过面对如此多的货物,如此繁杂的处理工作,航天员“拆快递”会不会找不到头绪?


  雷剑宇说,天舟二号货运飞船虽然携带大量货物,但所有货物摆放十分规律,其货架看似与普通货架无异,但所有的细节和构型都经过科学分析,中间留出通道,航天员可在货架中顺畅通行,拿取货物。


(天舟二号研制现场。图片来源:中国航天科技集团五院)


  中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船系统主任设计师杨胜告诉记者,为了充分利用装载空间,天舟货船舱内结构进行了特殊的设计,利用蜂窝板形成一个个货格,每个货格都可以装载多个规格的货包。为了能够在货格有限的空间装载更多的货物,他们还设计了标准装载接口货包。


  据他介绍,团队设计了26种规格的货包。按照型谱化设计,货包大概分大、中、小不同尺寸规格,根据不同需求有长宽、形状各异的货包可供选择,为了适应货运飞船的圆形舱体结构,还设计出梯形、楔形等形状,针对异性产品、敏感光学器件做特殊保护,团队借鉴飞机座椅的安全锁扣,每个货包都能“稳稳当当固定住、单手简简单单取下来”。


  杨胜告诉记者,空间站还将地面的物流技术应用其中,航天员通过扫描二维码的方式,便能获得货物的位置信息和产品信息,同时该系统对产品信息的库存数量还能做到动态掌控,把空间站货物一分一厘的变化都记录下来,从而确保航天员的工作生活更轻松便捷。


  “货物千万件,安全第一件。”杨胜透露,天舟二号货运飞船将在轨运行一年,作为储藏室,既要保障航天员日常生活工作物资随取随用,还要收纳废弃物、人体排泄物,最终离轨坠入大气层烧毁。


  他说,天舟二号顺利完成首批物资运输工作,让中国航天人更加坚信空间站的早日建成。


  现在,货物已经送达,接下来就静待太空之家“住户”——航天员的到来。