這就是太空快遞 它來了

4月20日19時41分，天舟一(yī)号貨運飛(fēi)船在文昌航天發射場由長(cháng)征七号運載火箭成功發射升空。

　　天舟一(yī)号是中國(guó)載人空間站正式建設前的(de)最後實戰機(jī)會，而此次發射也是天舟貨運飛(fēi)船和(hé)長(cháng)征七号運載火箭組成的(de)空間站貨物運輸系統的(de)首次飛(fēi)行(xíng)試驗。自(zì)此，我(wǒ)國(guó)不僅有(yǒu)載人的(de)神舟飛(fēi)船，也有(yǒu)了專門向太空運貨的(de)天舟飛(fēi)船。

　　未來我(wǒ)們(men)還要建造長(cháng)期有(yǒu)人照料的(de)空間站，這就需要輸送航天員所需的(de)生活、工作物資和(hé)空間站運轉所需的(de)推進劑，所以天舟一(yī)号的(de)意義不僅僅是一(yī)艘貨運飛(fēi)船，該系列貨運飛(fēi)船就是面向我(wǒ)國(guó)空間站建造和(hé)運營物資運輸補給任務全新研制的(de)航天器，是航天員長(cháng)期在太空生活和(hé)空間站長(cháng)期運營的(de)重要基礎。

　　最大亮(liàng)點是檢驗太空加油技術，将進行(xíng)全自(zì)主繞飛(fēi)

　　作為(wèi)我(wǒ)國(guó)載人空間站工程的(de)重要組成部分，貨運飛(fēi)船顧名思義地(dì)承擔了為(wèi)空間站加油和(hé)運輸貨物的(de)重擔，并負責将未來空間站裏的(de)廢棄物帶回大氣層燒毀。“天舟一(yī)号此次任務包含了建造空間站需要突破和(hé)掌握的(de)關鍵技術，更是未來空間站運行(xíng)的(de)基礎。”中國(guó)航天科(kē)技集團五院天舟一(yī)号總設計師白明生列舉了三項極具亮(liàng)點的(de)任務。

　　第一(yī)項是檢驗太空加油技術，也是這次天舟任務的(de)最大亮(liàng)點。就像汽車需要加油，未來空間站長(cháng)期在軌也需要補給，這項任務由天舟系列貨運飛(fēi)船完成。天舟一(yī)号發射進入軌道(dào)後，将與天宮二号進行(xíng)首次對接，兩個航天器組成的(de)組合體将進行(xíng)兩個月的(de)在軌飛(fēi)行(xíng)，并完成推進劑在軌補加試驗，突破和(hé)掌握推進劑補加技術，解決空間站能源供給問題。這将為(wèi)我(wǒ)國(guó)空間站組裝建造和(hé)長(cháng)期運營掃清能源供給的(de)最後障礙，為(wèi)順利進入載人空間站建設運營階段奠定基礎。

　　第二項是3次交會對接任務。天舟一(yī)号與天宮二号共将進行(xíng)三次交會對接，分别是：

　　第一(yī)次交會對接後将測試貨運飛(fēi)船對組合體的(de)控制能力。這次交會對接有(yǒu)個特點，就是新研制的(de)光學(xué)成像敏感器首次在陽照區開展工作，也就是要求敏感器等設備在非常明亮(liàng)刺眼的(de)環境下，找到标識目标。

　　第二次交會對接是從不同接口方向進行(xíng)對接。這次将由天舟一(yī)号對天宮二号進行(xíng)繞飛(fēi)，并加速趕到天宮二号前方來進行(xíng)交會對接。與之前神舟十号的(de)繞飛(fēi)不同，此次貨運飛(fēi)船繞飛(fēi)是一(yī)次全自(zì)主繞飛(fēi)，即當繞飛(fēi)指令發出，飛(fēi)船上制導導航與控制系統的(de)計算機(jī)便開始自(zì)主規劃出最優繞飛(fēi)軌迹，自(zì)主進行(xíng)變軌控制，自(zì)動進行(xíng)姿态機(jī)動，不需要地(dì)面人員幹預。“如(rú)果把神舟十号的(de)繞飛(fēi)比作是技術人員‘領着’航天器走路，那麽此次貨運飛(fēi)船的(de)繞飛(fēi)則是技術人員‘看着’航天器獨立走路。”中國(guó)航天科(kē)技集團五院天舟一(yī)号副總設計師張強說。

　　更具看點的(de)是第三次交會對接，天舟一(yī)号将采用自(zì)主快速交會對接技術。在天舟一(yī)号之前，我(wǒ)國(guó)掌握的(de)交會對接技術需要耗時兩天左右時間，而快速交會對接将時間控制在6個小時左右。掌握該項技術有(yǒu)利于提高(gāo)飛(fēi)行(xíng)器在軌飛(fēi)行(xíng)的(de)可(kě)靠性，提高(gāo)航天員舒适性，大大縮短(duǎn)航天員在飛(fēi)船上狹小空間中滞留的(de)時間，還可(kě)保障科(kē)研用品特别是生物制劑等無法經曆長(cháng)期運輸的(de)貨品盡快送達空間站。

　　第三項是以天基測控體制為(wèi)主進行(xíng)飛(fēi)行(xíng)控制。天舟一(yī)号貨運飛(fēi)船首次采用了以天基測控體制為(wèi)主的(de)設計原則，就是将原本在地(dì)面或海上的(de)測量系統“搬”到了天上。白明生說：“相比一(yī)般衛星在使命完成後，随着推進劑的(de)消耗殆盡而緩慢降軌，最終在大氣層燒毀的(de)結束方式，天舟一(yī)号在飛(fēi)行(xíng)任務結束後，将實施主動離(lí)軌，受控墜落于南太平洋指定區域，既避免自(zì)身成為(wèi)太空垃圾、避開離(lí)軌過程中的(de)不可(kě)控因素，又能為(wèi)打造潔淨、安全的(de)太空環境作出自(zì)己的(de)貢獻。”

　　載貨性價比優于國(guó)際飛(fēi)船，快遞貨物更實惠

　　由于天舟一(yī)号“隻運貨、不送人”，它被形象地(dì)稱為(wèi)太空“快遞小哥(gē)”：身高(gāo)10.6米，體寬3.35米，比天宮一(yī)号目标飛(fēi)行(xíng)器、天宮二号空間實驗室還要大一(yī)些，“體重”約13噸，是我(wǒ)國(guó)目前體積最大、重量最重的(de)航天器，而且“肚大能容”——運送相當于自(zì)身重量6噸多的(de)貨物不在話下，上行(xíng)載貨比、貨物運輸、推進劑補加等綜合能力比肩甚至優于國(guó)際現役貨運飛(fēi)船，快遞貨物經濟實惠。同時，它還具備獨立飛(fēi)行(xíng)不小于3個月的(de)能力。

　　作為(wèi)“太空快遞”，天舟一(yī)号的(de)物資上行(xíng)能力超過6噸，接近天宮一(yī)号載荷能力的(de)2倍，高(gāo)于俄羅斯研制的(de)進步号M型和(hé)美國(guó)的(de)天鵝座飛(fēi)船擴展型。可(kě)以說，其有(yǒu)效載荷比例也就是運貨效率在目前所有(yǒu)的(de)貨運飛(fēi)船中是最高(gāo)的(de)。

　　那麽，天舟一(yī)号運載能力為(wèi)何高(gāo)？專家表示，貨運飛(fēi)船內(nèi)部精心設計的(de)貨架和(hé)貨包起到了非常大的(de)作用。

　　對于天舟一(yī)号實現的(de)大承載，內(nèi)部的(de)高(gāo)效承載貨架設計功不可(kě)沒。這種貨架采用一(yī)種基于蜂窩闆、碳纖維立梁的(de)梁闆預埋結構，蜂窩闆有(yǒu)大量的(de)留空面積用于裝貨，碳纖維立梁材質非常輕且抗變形能力好，二者的(de)完美結合使貨架既能适應傳統剛性結構安裝，又能适應柔性束縛帶的(de)連接承載，形成大量的(de)标準裝貨單元，結構與貨物重量比達到8%。此外，大承載貨架結構與密封艙主結構的(de)連接環節也是結構設計一(yī)大亮(liàng)點，碳纖維結合鋁合金的(de)設計，避免了在軌環境下內(nèi)壓載荷對結構造成的(de)破壞，這一(yī)項項先進、便利的(de)技術成就了高(gāo)效承載的(de)貨架結構，保證天舟一(yī)号穩固地(dì)運送貨物。

　　然而，天舟一(yī)号要運送的(de)物資中有(yǒu)許多精密的(de)儀器設備和(hé)航天員用品，生怕磕碰，隻用高(gāo)強度的(de)貨架還不行(xíng)，所以對敏感的(de)電子(zǐ)器件、機(jī)械硬件系統以及其他生活物資等采用了“軟包裝”或類似方法來實現裝載、運送。這種“軟包裝”與傳統的(de)硬連接不同，它是包裹在泡沫或氣囊袋裏面，再一(yī)起固定在貨架上，而不是直接與運載工具的(de)內(nèi)部貨架結構相連接。

　　飛(fēi)船建造類似搭積木，還可(kě)作為(wèi)空間試驗平台

　　從2011年(nián)天舟一(yī)号飛(fēi)船立項算起，到成功發射，研制人員曆時6年(nián)打造了這艘貨運飛(fēi)船。值得注意的(de)是，天舟一(yī)号采用了模塊化設計，飛(fēi)船建造類似“搭積木”，模塊間技術和(hé)産品實現共享和(hé)通用，降低(dī)了研制成本，縮短(duǎn)了周期。

　　針對運輸貨物的(de)不同類型和(hé)需求，天舟系列貨運飛(fēi)船設計了全密封、半開放、全開放等三種型譜。其中，全密封貨運飛(fēi)船主要用于運輸航天員消耗品、密封艙內(nèi)設備與試驗載荷；半密封貨運飛(fēi)船除了可(kě)以運輸密封艙內(nèi)貨物外，還可(kě)以滿足包括太陽電池翼等艙外物資的(de)運輸需求；全開放貨運飛(fēi)船主要用于大型艙外貨物的(de)運輸。天舟一(yī)号就屬于全密封貨運飛(fēi)船。

　　中國(guó)航天科(kē)技集團五院天舟一(yī)号副總設計師徐小平解釋說：“之所以把貨運飛(fēi)船也叫載人航天器，是因為(wèi)貨運飛(fēi)船雖然是運貨的(de)，但将來在軌道(dào)上停靠空間站後，航天員要進入貨運飛(fēi)船進行(xíng)操作，搬運貨物、開展實驗。”

　　由于天舟具備較長(cháng)時間的(de)獨立自(zì)主飛(fēi)行(xíng)能力，還可(kě)以作為(wèi)空間科(kē)學(xué)試驗的(de)平台，這次天舟一(yī)号也将進行(xíng)包括微重力對細胞增殖與分化影響研究、非牛頓引力實驗檢驗的(de)關鍵技術驗證等在內(nèi)的(de)多項空間實驗和(hé)試驗。載人航天工程航天員系統副總設計師黃偉芬表示，将來在空間站任務階段，在艙外對航天器零件、設備進行(xíng)維修是航天員的(de)重要任務，艙外服是實現艙外活動的(de)重要保障。在這次任務中，通過搭載一(yī)套模拟艙外服，安裝相關的(de)傳感器，來獲取力學(xué)和(hé)溫度方面的(de)數據，為(wèi)未來艙外服的(de)設計積累數據、提供設計依據。