天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船最新消息！我國(guó)首個(gè)太空"快遞小哥"今晚上天

中國(guó)載人航天工程辦公室4月19日發(fā)布，經(jīng)空間實(shí)驗(yàn)室飛行任務(wù)總指揮部研究決定，瞄準(zhǔn)4月20日19時(shí)41分發(fā)射天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船。19日下午，執(zhí)行發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭開始加注推進(jìn)劑。

天舟一號(hào)是我國(guó)自主研制的首艘貨運(yùn)飛船，由于它只運(yùn)貨，不送人，所以被形象地稱為太空“快遞小哥”。它采用兩艙式結(jié)構(gòu)，直徑較小的是推進(jìn)艙，直徑較大的為貨物艙。其最大直徑達(dá)到3.35米，飛船全長(zhǎng)10.6米，載荷能力達(dá)到了6.5噸，滿載貨物時(shí)重13.5噸。如果此次滿載的話，它很可能將成為中國(guó)發(fā)射進(jìn)入太空的質(zhì)量最大的有效載荷。甚至比天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室還大，后者全長(zhǎng)10.4米，直徑同為3.35米，質(zhì)量為8.6噸。

天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船在長(zhǎng)征七號(hào)火箭的頂端待發(fā)。

天舟一號(hào)的主要任務(wù)是為天宮二號(hào)“送貨”，將與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成交會(huì)對(duì)接，實(shí)施推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加，突破和掌握推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等關(guān)鍵技術(shù)。天舟一號(hào)還搭載了非牛頓引力實(shí)驗(yàn)等10余項(xiàng)應(yīng)用載荷，將在軌開展空間科學(xué)及技術(shù)實(shí)（試）驗(yàn)。

在這些貨物中，除了維持天宮二號(hào)運(yùn)行的各種補(bǔ)給（包括推進(jìn)劑）外，還有大量太空實(shí)驗(yàn)設(shè)備和載荷。由于運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力是固定的，如果要運(yùn)送更多的貨物，就必須在保證飛船良好性能的同時(shí)，盡量減少“自重”。

天舟一號(hào)的“腰部”是一個(gè)個(gè)連接框。“為了使各部分牢固連接，連接框一般都很厚實(shí)。”天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船主任設(shè)計(jì)師王為介紹，科研人員經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，通過數(shù)控加工仿真技術(shù)，將連接框設(shè)計(jì)成鏤空形式，將非受力部分的“贅肉”精準(zhǔn)去除，只保留結(jié)構(gòu)受力部分，相當(dāng)于為天舟一號(hào)進(jìn)行了“抽脂”，保證連接框在足夠結(jié)實(shí)的前提下重量減少50%左右。

天舟一號(hào)的外部是一種壁板結(jié)構(gòu)，雖然設(shè)計(jì)厚度僅為3毫米左右，但在科研人員看來(lái)仍有“減脂”的余地。由于壁板面積很大，即使只去除A4紙那樣薄薄的一層，整艙的重量也會(huì)下降不少。“在不影響飛船性能的前提下，我們通過嚴(yán)格控制加工溫度、切削速度等參數(shù)，將壁板變薄，使天舟一號(hào)的自重減輕了30公斤。”王為告訴記者，省下的這些重量，又可以多運(yùn)送好幾臺(tái)設(shè)備。

為了使艙內(nèi)空間利用更加合理，進(jìn)而裝載更多的貨物，天舟一號(hào)的貨艙被自己的“骨骼”——貨架分割成了許多區(qū)域。在貨架的設(shè)計(jì)上，科研人員選用了輕質(zhì)高強(qiáng)度材料。“貨架面板”儀器板使用的是鋁合金蜂窩板，“貨架框架”立梁使用的是碳纖維材料。“經(jīng)過多次工藝攻關(guān)后，天舟一號(hào)的整體結(jié)構(gòu)變得又輕又強(qiáng)壯，確保能將貨物完好無(wú)缺地送達(dá)天宮二號(hào)。”王為說(shuō)。

那么這樣一個(gè)大塊頭的“快遞小哥”怎樣確保運(yùn)送貨物的安全呢？

“天舟一號(hào)塊頭雖大，卻有一顆細(xì)膩的‘心’。”中國(guó)航天科技集團(tuán)第五研究院載人航天總體部載人航天器總體研究室副主任張健說(shuō)，飛船內(nèi)壁四周全部設(shè)置為貨架，中間留出一條矩形通道供航天員通行，航天員身處貨架通道中，可以隨意走動(dòng)、轉(zhuǎn)身、取放貨物。

為提升天舟一號(hào)承載量，飛船內(nèi)部采用了高效承載貨架設(shè)計(jì)。張健說(shuō)，表面上看，這些貨架和普通的儲(chǔ)物格類似，但其細(xì)節(jié)和構(gòu)型都經(jīng)過科學(xué)分析論證。貨架采用基于蜂窩板、碳纖維立梁的梁板結(jié)構(gòu)，形成大量的標(biāo)準(zhǔn)裝貨單元，傳力效果好。

由于天舟一號(hào)運(yùn)送的物資中有許多精密儀器設(shè)備和航天員用品，裝載物資的貨包必須具備保護(hù)功能。貨運(yùn)飛船機(jī)械總體主管設(shè)計(jì)師郭軍輝介紹，新研制的高科技貨包外觀呈清新的乳黃色，采用新型抗菌防潮防霉布料，可確保貨物在貨包中存放一年。此外，針對(duì)不同體積、形狀的貨物，還進(jìn)行了定制化和系列化設(shè)計(jì)。

“在貨包的內(nèi)部設(shè)計(jì)上，依然有貼心的安排。”郭軍輝說(shuō)，為避免貨物直接與貨架結(jié)構(gòu)相連接，貨包里面還有一層新研制的防火防潮且防震的泡沫或氣囊袋，這種“貼心”的“軟包裝”設(shè)計(jì)為裝載對(duì)象提供了柔軟、高阻尼、分布式的系統(tǒng)支撐。

“100多個(gè)大小不一的貨包，將確保天舟一號(hào)的貨運(yùn)物資完好地運(yùn)送到天宮二號(hào)。”郭軍輝說(shuō)。

由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司抓總研制的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭等飛行產(chǎn)品，自2月中旬起陸續(xù)進(jìn)入發(fā)射場(chǎng)，按照飛行任務(wù)測(cè)試發(fā)射流程，于4月17日完成了總裝測(cè)試等技術(shù)區(qū)各項(xiàng)工作。

長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭與天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船組合體在海南文昌發(fā)射場(chǎng)

17日7時(shí)30分，承載著長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭與天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船組合體的活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)駛出總裝測(cè)試廠房，平穩(wěn)行駛約2.5小時(shí)后，垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。這意味著“天舟快遞”的收單運(yùn)送任務(wù)啟程在即。

天舟一號(hào)發(fā)射任務(wù)昨天（18日）進(jìn)行最后一次全區(qū)合練，結(jié)果表明，各系統(tǒng)組織指揮暢通，技術(shù)狀態(tài)正確，參試設(shè)備狀態(tài)良好。

這次合練由文昌航天發(fā)射場(chǎng)組織實(shí)施，是除“點(diǎn)火發(fā)射”之外，參試測(cè)控通信系統(tǒng)最多、最全、最貼近實(shí)戰(zhàn)的一次綜合模擬演練，也是發(fā)射前的最后一次合練。目前，發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)、測(cè)控、通信、氣象、勤保五大系統(tǒng)同步展開工作。此次發(fā)射是零窗口發(fā)射，面臨著極大挑戰(zhàn)。

天舟一號(hào)飛行任務(wù)發(fā)射場(chǎng)區(qū)指揮部指揮長(zhǎng)張學(xué)宇說(shuō)：零窗口發(fā)射在文昌場(chǎng)區(qū)是屬于首次，主要是貨運(yùn)飛船入軌以后要和天宮二號(hào)要準(zhǔn)確地對(duì)接，就要各系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，精準(zhǔn)操控、精確決策，確保飛船能夠準(zhǔn)時(shí)成功圓滿地入軌，目前各項(xiàng)裝備的狀態(tài)和參數(shù)正常，具備發(fā)射條件。

天舟一號(hào)出廠前

首次驗(yàn)證“太空加油”

專家表示，無(wú)論是空間實(shí)驗(yàn)室還是空間站，在近地軌道運(yùn)行都會(huì)由于空氣阻力而“掉高度”，如果不能維持高度，其在軌壽命將比較有限。這需要火箭發(fā)動(dòng)機(jī)適時(shí)啟動(dòng)以保持軌道高度，但是其攜帶的燃料是有限的。這就為被稱為“太空加油”的在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)提出了需求。

目前掌握推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)的只有美俄兩國(guó)，此次天舟一號(hào)的一個(gè)重要使命就是驗(yàn)證這項(xiàng)技術(shù)，這也是決定中國(guó)未來(lái)空間站能否順利發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。為此，先期發(fā)射入軌的天宮二號(hào)安裝了一套全新的補(bǔ)加系統(tǒng)，其補(bǔ)加原理類似于油管與油槍的對(duì)接，不過精度和密封性要求非常高。

專家表示，目前國(guó)際上還有一種維持軌道的補(bǔ)充方式，就是貨運(yùn)飛船與空間站對(duì)接后，利用自身發(fā)動(dòng)機(jī)“燒掉”多余的燃料抬高空間站軌道。不過這種軌道維持方式對(duì)于飛船的位置、對(duì)接口受力都有很高要求，另外這種方式也不夠靈活。

現(xiàn)役運(yùn)載能力最強(qiáng)貨船

中國(guó)計(jì)劃在2022年前后建成空間站，其初步規(guī)模包括一個(gè)核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，如果想保持航天員長(zhǎng)期在軌飛行，貨運(yùn)飛船是必可不少的。

專家表示，貨運(yùn)飛船是從載人飛船演變過來(lái)的。運(yùn)貨飛船可以運(yùn)輸推進(jìn)劑燃料、維修和更換的設(shè)備、航天員的生活、工作用品以及空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用品等，此外還能用于調(diào)整空間站軌道高度。在20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)和美國(guó)開始發(fā)展體積大、壽命長(zhǎng)、用途廣的空間站。

剛開始時(shí)，兩國(guó)都是用人貨混裝的載人飛船為空間站提供少量補(bǔ)給，每艘載人飛船一次只能為空間站運(yùn)去幾百公斤的物資，無(wú)法滿足需求。蘇聯(lián)率先在聯(lián)盟號(hào)載人飛船的基礎(chǔ)上研制了進(jìn)步號(hào)貨運(yùn)飛船，其貨艙容積為6.6立方米，運(yùn)載能力為2.6噸，并可進(jìn)行在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加服務(wù)。歐洲的貨運(yùn)飛船叫自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器，全長(zhǎng)10米，最大直徑為4.5米，重量約10噸，運(yùn)貨能力可達(dá)7噸，是迄今運(yùn)載能力最大的貨運(yùn)飛船，從2008年起到2014年共發(fā)射了5個(gè)，但目前已經(jīng)停止建造。

美國(guó)的“龍”飛船長(zhǎng)5.9米，最大直徑3.7米，其運(yùn)送載荷最大質(zhì)量6噸，返回載荷最大質(zhì)量3噸，它也是貨運(yùn)飛船中往地球運(yùn)回物品的高手。此外，美國(guó)的“天鵝座”和日本的HTV貨運(yùn)飛船運(yùn)載能力分別為2.7噸和6噸?？傮w來(lái)說(shuō)，天舟一號(hào)的運(yùn)載能力是居于前列的，而在現(xiàn)役貨運(yùn)飛船中其運(yùn)載能力是最大的。

工作人員揮舞國(guó)旗為天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船加油。

揭秘“天舟一號(hào)”飛船里的秘密

據(jù)中國(guó)科普博覽“一點(diǎn)號(hào)”報(bào)道，在2016年相繼完成長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭首飛試驗(yàn)、天宮二號(hào)與神舟十一號(hào)載人飛行任務(wù)后，4月中下旬，將在文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船，開展貨物運(yùn)輸補(bǔ)給、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加、自主快速交會(huì)對(duì)接等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)。

此次任務(wù)是中國(guó)載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段的收官之戰(zhàn)，對(duì)于空間站工程后續(xù)任務(wù)順利實(shí)施具有極為重要的意義，將標(biāo)志著中國(guó)載人航天工程勝利完成“三步走”戰(zhàn)略中的“第二步”任務(wù)，為空間站建設(shè)任務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

隨著大家越來(lái)越關(guān)注“天舟一號(hào)”與“天宮二號(hào)”的對(duì)接，這個(gè)肩負(fù)航天使命的“天宮二號(hào)”再次進(jìn)入人們視線。除了地球觀測(cè)和一系列的空間試驗(yàn)，“天宮二號(hào)”還有哪些不為人知的“秘密”呢？我們?cè)賮?lái)回顧一下。

量天尺

中科院上海光機(jī)所研制的“空間冷原子鐘”搭載“天宮二號(hào)”發(fā)射升空，將成為國(guó)際上首臺(tái)在軌運(yùn)行并開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的“空間冷原子鐘”,同時(shí)也是目前在空間運(yùn)行的最高精度的原子鐘。

“空間冷原子鐘”將激光冷卻技術(shù)和空間微重力環(huán)境結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)10^-16量級(jí)的超高精度（約3000萬(wàn)年誤差1秒），將目前人類在太空中的時(shí)間計(jì)量精度提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。

百變金剛

開展大Prandtl數(shù)液橋熱毛細(xì)對(duì)流穩(wěn)定性相關(guān)問題的研究，研究在空間微重力環(huán)境下熱毛細(xì)對(duì)流的失穩(wěn)機(jī)理問題，拓展流體力學(xué)的認(rèn)知領(lǐng)域，取得具有國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果。突破并掌握微重力環(huán)境下的液橋建橋、液面保持和失穩(wěn)重建等空間實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提升我國(guó)微重力流體科學(xué)的空間實(shí)驗(yàn)?zāi)芰图夹g(shù)水平。

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