天舟一號五大亮點四大任務(wù)是什么？天舟一號運貨能力世界第一（2）

亮點三：太空對接技術(shù)從“普列”時代跨入“高鐵”時代

從20世紀(jì)60年代至今，人類已經(jīng)進(jìn)行了上百次交會對接活動。我國于2011年～2016年分別實現(xiàn)了神舟八號、九號、十號與天宮一號，神舟十一號與天宮二號的交會對接任務(wù)，中國成為了繼美國、俄羅斯之后第三個獨立掌握近地軌道交會對接技術(shù)的國家。

目前，2天～3天交會對接策略是地面向國際空間站運送航天員的主要方式，包括聯(lián)盟飛船、航天飛機與國際空間站及神舟飛船均采用了此方式。但從2012年起，俄羅斯科學(xué)家分別采用進(jìn)步號貨運飛船和聯(lián)盟號載人飛船與國際空間站成功實施了7次快速交會對接試驗，飛船從入軌到對接成功僅用時6個小時，快速交會對接也逐漸成為國際航天領(lǐng)域的“時尚”方式。

“以往神舟飛船的交會對接從發(fā)射到具備交會對接條件需要大約2天時間，飛船需繞地球30多圈，過程中還需要大量的人工參與。”徐小平表示，“本次驗證的快速交會對接，從入軌到對接成功僅需要幾個小時，飛幾圈就可以了，且以飛船的自主制導(dǎo)和控制為主。”一個形象的比喻是，天舟一號跨出了從“普通列車”邁向“高鐵”的一大步，能做到更快、更舒適、更穩(wěn)妥地運輸貨物。

那么這種“快速”有什么意義呢？

從任務(wù)角度來說，快速交會對接還可保障科研用品，特別是生物制劑等無法經(jīng)歷長期運輸?shù)呢浧繁M快送達(dá)空間站，這對某些試驗可能是至關(guān)重要，甚至是決定性的。

亮點四：型譜化設(shè)計讓飛船家族“人丁興旺”

我國航天界較早使用“型譜”概念的是運載火箭，然而，勇敢邁出載人航天器型譜化設(shè)計第一步的則是天舟一號貨運飛船。

在我國載人航天器設(shè)計領(lǐng)域，從神舟一號到神舟十一號的設(shè)計中，設(shè)計師們聚焦“載人”這一最主要的特點，用十一戰(zhàn)十一捷的成績，打造了安全、可靠、穩(wěn)定的載人飛船。但是，神舟系列飛船的設(shè)計理念，并不能稱為“型譜化”。

所謂“型譜化”，并不是將已有的不同規(guī)格的同類產(chǎn)品簡單羅列、組合，或者不斷改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的特性、功能，而是以最少數(shù)目的不同規(guī)格產(chǎn)品為標(biāo)志的、能滿足較長時期及一定范圍內(nèi)全部使用要求的產(chǎn)品系列。

據(jù)介紹，針對運輸?shù)呢浳锏牟煌愋秃托枨?，天舟系列貨運飛船設(shè)計了“全密封”、“半開放”、“全開放”三種型譜。

其中，全密封貨運飛船主要用于運輸航天員消耗品、密封艙內(nèi)設(shè)備與試驗載荷；半密封貨運飛船除了可以運輸密封艙內(nèi)貨物外，還可以滿足包括太陽電池翼等艙外物資的運輸需求；全開放貨運飛船主要用于大型艙外貨物的運輸。

貨運飛船由推進(jìn)艙和貨物艙組成，按照模塊化思路搭建平臺型譜，設(shè)計有推進(jìn)艙模塊、密封貨物艙模塊、半密封半開放貨物艙模塊和全開放貨物艙模塊。推進(jìn)艙模塊公用，貨物艙模塊則根據(jù)任務(wù)要求選擇。不同的貨物艙模塊與推進(jìn)艙模塊組合，構(gòu)成“全密封”、“半開放”和“全開放”貨運飛船。模塊化設(shè)計提高了貨運飛船任務(wù)適應(yīng)能力，便于任務(wù)拓展，飛船建造類似于搭“積木”。模塊間技術(shù)和產(chǎn)品實現(xiàn)共享和通用，降低了研制成本，縮短了周期，可以通過有限的飛行試驗快速提高平臺可靠性。

作為首發(fā)貨運飛船，天舟一號設(shè)計為全密封型譜狀態(tài)。在建設(shè)航天強國的征途上，天舟一號貨運飛船開啟了載人航天器型譜化設(shè)計先河，巧妙解決了載人航天器高風(fēng)險、高標(biāo)準(zhǔn)、高要求與小子樣之間的矛盾，讓載人航天器的設(shè)計更規(guī)范化、更具有預(yù)見性，是載人航天器通用化、批量產(chǎn)、系列化發(fā)展的要求和未來趨勢所在。

亮點五：主動離軌不給太空“添堵”

自1957年蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星以來，被送入太空的航天器數(shù)量越來越多，現(xiàn)在，茫茫太空已經(jīng)呈現(xiàn)出一番群“星”閃耀的景象。但隨著人類航天活動的推進(jìn)，太空垃圾開始成為令人頭疼的問題。根據(jù)美國國防部公布的信息，直徑10厘米左右的太空物體的數(shù)量約為39000個，直徑大于1厘米小于10厘米的太空物體大約50萬個，加上6000多顆人類發(fā)射的衛(wèi)星，地球近地軌道的太空早已被密密麻麻的太空物體包圍。太空物體運行速度非常快，即使1厘米的碎片撞擊到航天器，也會給航天器帶來滅頂之災(zāi)。

太空垃圾和在軌現(xiàn)役航天器相撞的例子并不鮮見。1994年，一個火箭發(fā)動機上的碎片擊中一顆名為“櫻桃”的法國衛(wèi)星，導(dǎo)致衛(wèi)星偏離正常軌道。2009年，美國“銥星33”通信衛(wèi)星與俄羅斯廢棄多年的“宇宙2251號”在太空相撞，兩顆衛(wèi)星都粉身碎骨，這是人類歷史上首次衛(wèi)星之間的大相撞事件。太空垃圾“肇事”不僅會讓現(xiàn)役航天器失效，造成經(jīng)濟損失，還會碰撞出更多的太空垃圾，進(jìn)一步惡化太空環(huán)境。

目前，世界上不少國家都在研究如何減少太空垃圾，其中，航天器主動離軌技術(shù)有助于減少太空垃圾。徐小平介紹稱，天舟一號將在飛行任務(wù)結(jié)束后，經(jīng)由地面飛控工作人員決策，實施主動離軌，通過兩次降軌控制，受控地墜落于南太平洋指定區(qū)域。

相較于一般衛(wèi)星在使命完成后，隨著推進(jìn)劑的消耗殆盡，而緩慢降軌，最終在大氣層燒毀的結(jié)束方式，天舟一號首次采用主動離軌方式，并能受控地落到預(yù)定區(qū)域，既避免自身成為太空垃圾、避開離軌過程中的不可控因素，又能為打造潔凈、安全的太空環(huán)境作出自己的貢獻(xiàn)。