4月20日19時(shí)41分,中國文昌航天發(fā)射場,天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船乘坐長征七號(hào)運(yùn)載火箭升上太空。作為我國首艘貨運(yùn)飛船,“快遞一哥”天舟有哪些獨(dú)門絕活,又將在這場首秀中迎來哪些大考?請(qǐng)看《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者從海南文昌發(fā)回的報(bào)道。
關(guān)鍵詞1“新”:
我國空間站貨運(yùn)系統(tǒng)首秀
天舟一號(hào)飛行任務(wù)是我國空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)的首次飛行試驗(yàn)。
在我國載人航天工程中,有“神舟”和“天舟”兩大系列飛船。大家所熟知的神舟系列飛船是載人飛船,已經(jīng)11次飛上太空,而剛剛開啟首秀的天舟飛船只管運(yùn)貨,是新入職的太空快遞員。
“天舟一號(hào)由貨物艙和推進(jìn)艙組成,總長10.6米,艙體最大直徑3.35米,整船最大裝載狀態(tài)下重量可達(dá)13.5噸。天舟一號(hào)的個(gè)頭比天宮二號(hào)和神舟飛船都要大,是目前我國發(fā)射的體積最大、重量最重的航天器!焙教炜萍技瘓F(tuán)五院天舟一號(hào)副總設(shè)計(jì)師徐小平在接受記者采訪時(shí)說。
與載人飛船神舟系列不同,天舟不需要具備上升段載人能力,也無需載人返回能力,只需要在軌期間具備接納飛行員進(jìn)艙取貨的能力。這讓天舟可以省去座椅、應(yīng)急救生等許多與載人有關(guān)的系統(tǒng),運(yùn)送更多的貨物。
作為太空快遞的大力士,天舟一號(hào)的上行載貨比、貨物運(yùn)輸、推進(jìn)劑補(bǔ)加等綜合能力比肩甚至優(yōu)于國際現(xiàn)役貨運(yùn)飛船。它可以將超過6噸的物資運(yùn)上太空,接近天宮一號(hào)載荷能力的2倍,高于俄羅斯貨運(yùn)飛船進(jìn)步號(hào)M型和美國的天鵝座飛船擴(kuò)展型。
天舟一號(hào)還邁出了我國載人航天器型譜化設(shè)計(jì)的第一步。
我國航天界較早使用“型譜”概念的是運(yùn)載火箭,然而,勇敢邁出載人航天器型譜化設(shè)計(jì)第一步的則是天舟一號(hào)。針對(duì)運(yùn)輸貨物的不同類型和需求,天舟系列貨運(yùn)飛船設(shè)計(jì)了“全密封”、“半開放”、“全開放”三種型譜,按照模塊化思路搭建平臺(tái)型譜,推進(jìn)艙模塊公用,貨物艙模塊根據(jù)任務(wù)要求選擇。模塊化設(shè)計(jì)讓飛船建造類似于搭“積木”,降低了研制成本,縮短了周期。作為首發(fā)貨運(yùn)飛船,“天舟一號(hào)”設(shè)計(jì)為全密封型譜狀態(tài)。
新的不僅是飛船。這是我國空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)在文昌航天發(fā)射場的首次實(shí)用性亮相,“首秀”考驗(yàn)了各大相關(guān)系統(tǒng)的配合。
“這是文昌航天發(fā)射場首次采用零窗口發(fā)射!碧熘垡惶(hào)飛行任務(wù)發(fā)射場區(qū)指揮部指揮長張學(xué)宇說,由于此次任務(wù)中天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船入軌以后要和天宮二號(hào)準(zhǔn)確對(duì)接,對(duì)發(fā)射精度要求很高,發(fā)射窗口不是一個(gè)時(shí)間范圍,而是一個(gè)確定的時(shí)間點(diǎn),這就是航天人所說的“零窗口”,對(duì)火箭和發(fā)射場系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。
“這次任務(wù)是長征七號(hào)的首次應(yīng)用飛行!焙教炜萍技瘓F(tuán)一院長征七號(hào)火箭副總設(shè)計(jì)師助理胡曉軍說,為了這次任務(wù)的成功,本次飛行的長征七號(hào)遙2火箭較去年首飛的長征七號(hào)遙1火箭做出了75項(xiàng)改進(jìn),發(fā)射場的地面設(shè)施設(shè)備也有26項(xiàng)變化。
“首秀”的天舟一號(hào)還大膽采用了七大類國產(chǎn)新研核心元器件,首次大規(guī)模推動(dòng)核心元器件自主可控!白鳛轱w行驗(yàn)證平臺(tái),天舟核心元器件全部國產(chǎn)化,其中多是第一次經(jīng)受太空飛行考驗(yàn),這會(huì)為將來建設(shè)空間站和載人飛船升級(jí)換代打好基礎(chǔ)!毙煨∑秸f。
關(guān)鍵詞2“難”:
太空加油、二代對(duì)接、天基測控
天舟一號(hào)起飛前已在地面經(jīng)歷了上千小時(shí)測試驗(yàn)證、上百次大型試驗(yàn)考核,而上天之后它還將迎來太空大考,突破幾個(gè)國際公認(rèn)的載人航天技術(shù)難題。
太空加油就是天舟一號(hào)要點(diǎn)亮的新技能。
汽車需要加油,未來空間站長期在軌也需要“加油”。此前,掌握了在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)的國家只有俄羅斯和美國,其中實(shí)現(xiàn)在軌加注應(yīng)用的只有俄羅斯。歐空局、加拿大、日本等也在積極探索,國際上在該領(lǐng)域的比拼從未停歇。10年前,俄羅斯曾提出可以提供技術(shù)合作,“補(bǔ)加技術(shù)中國人搞不出來,你們的飛船,必須配套我們的系統(tǒng)”。
中國的航天人卻開始了自主研發(fā)。
近10年來,接下這個(gè)任務(wù)的中國航天科技集團(tuán)公司六院801所研制團(tuán)隊(duì)從零開始攻堅(jiān)克難,從補(bǔ)加方案論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì),到金屬膜盒貯箱、壓氣機(jī)、浮動(dòng)斷接器等關(guān)鍵單機(jī)的研制,再到補(bǔ)加原理試驗(yàn)、系統(tǒng)試車、可靠性試驗(yàn),戰(zhàn)勝了一道又一道難題。
現(xiàn)在,這項(xiàng)技術(shù)即將迎來太空飛行的考驗(yàn)。天舟一號(hào)將與天宮二號(hào)實(shí)施我國首次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加,并計(jì)劃開展多次推進(jìn)劑補(bǔ)加試驗(yàn)。
徐小平說:“這個(gè)技術(shù)很關(guān)鍵,將為我國空間站組裝建造和長期運(yùn)營掃清在能源供給問題上的最后障礙!
天舟一號(hào)還將突破自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)。
6年前,中國航天器完成首次太空交會(huì)對(duì)接,本次對(duì)接有何不同呢?
“如果把神舟八號(hào)載人飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)稱為第一代對(duì)接機(jī)構(gòu),那么天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)可稱為第二代產(chǎn)品,這次是第二代產(chǎn)品的首飛。”航天科技集團(tuán)八院載人飛船系統(tǒng)、空間實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張崇峰介紹。
二代對(duì)接用時(shí)更短,效率大幅提高。此前,我國掌握的交會(huì)對(duì)接技術(shù)需要耗時(shí)兩天左右,而天舟一號(hào)將開展自主快速交會(huì)對(duì)接試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)6.5小時(shí)內(nèi)完成兩個(gè)航天器之間的交會(huì)對(duì)接。
二代對(duì)接技術(shù)將實(shí)現(xiàn)“重量級(jí)”大噸位航天器的對(duì)接。過去神舟和天宮的交會(huì)對(duì)接,是兩個(gè)8噸級(jí)航天器對(duì)接,屬于“輕量級(jí)”。而新的對(duì)接機(jī)構(gòu),必須保證未來空間站建造階段8噸~180噸航天器實(shí)現(xiàn)各種方式的對(duì)接,是“重量級(jí)”對(duì)接。
在此次任務(wù)中,天舟一號(hào)與天宮二號(hào)將實(shí)現(xiàn)3次交會(huì)對(duì)接,這在我國載人航天歷史上還是第一次。連續(xù)三次對(duì)接對(duì)于對(duì)接機(jī)構(gòu)的控制、空間環(huán)境壽命、重復(fù)對(duì)接性能提出了更高要求。
天舟一號(hào)任務(wù)還是我國首次以天基測控為主實(shí)施飛行控制。
“以往,我們對(duì)航天器的跟蹤、測控以及在軌異常的及時(shí)監(jiān)測處置,主要依賴陸基測控站和海基測量船!毙煨∑秸f,這一次,天舟一號(hào)任務(wù)的測控系統(tǒng)“搬”到了天上,將通過中繼衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器在軌飛行的全程跟蹤。與地基測控相比,天基測控范圍寬、可以減少大量人力,還可以讓天舟一號(hào)中各種載荷的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下傳,可謂好處多多。但“中繼系統(tǒng)也是特別復(fù)雜的系統(tǒng),技術(shù)上有很多挑戰(zhàn)!
關(guān)鍵詞3“長”:
任務(wù)持續(xù)時(shí)間半年以上
重任在肩的天舟一號(hào)將在太空中駐留相當(dāng)長的時(shí)間。
天舟一號(hào)入軌后,將與天宮二號(hào)進(jìn)行自動(dòng)交會(huì)對(duì)接,形成組合體,在軌飛行約2個(gè)月。之后,天舟一號(hào)撤離天宮二號(hào),進(jìn)入獨(dú)立運(yùn)行階段,獨(dú)立飛行時(shí)間不少于3個(gè)月。掐指一算,天舟一號(hào)將在軌飛行至少5個(gè)多月的時(shí)間,這可是目前我國載人航天任務(wù)中時(shí)間跨度最大的一次。
這么長的時(shí)間當(dāng)然不能浪費(fèi)。整個(gè)任務(wù)期間,除了3次推進(jìn)劑補(bǔ)加、3次交會(huì)對(duì)接的重頭戲外,天舟一號(hào)還將開展空間應(yīng)用和航天技術(shù)等多領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
天舟一號(hào)在滿足運(yùn)輸貨物需求的同時(shí),還最大限度地發(fā)揮了平臺(tái)效能,隨船搭載了幾十臺(tái)載荷設(shè)備,在軌開展十余項(xiàng)載荷試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)“一次飛行、多方受益”的目標(biāo)。
載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師李緒志介紹,空間應(yīng)用系統(tǒng)在天舟一號(hào)上將開展微重力對(duì)細(xì)胞增殖和分化影響研究等4項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究及技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)!氨热缯f,微重力對(duì)細(xì)胞影響的實(shí)驗(yàn)之一就將幫助我們尋找骨質(zhì)流失的分子靶點(diǎn),為開發(fā)治療骨質(zhì)疏松的藥物提供依據(jù)!
天舟一號(hào)任務(wù)雖然不載人,卻也將為航天員系統(tǒng)提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師黃偉芬介紹,本次任務(wù)將搭載1套艙外航天服結(jié)構(gòu)服,獲取有關(guān)力學(xué)和溫度數(shù)據(jù),為艙外航天服改進(jìn)提供設(shè)計(jì)依據(jù);天舟一號(hào)上搭載的乘員生活物資按3人30天的需求量配置,主要為質(zhì)量模擬件;還將進(jìn)行天舟一號(hào)空氣微生物和表面微生物采樣檢測,驗(yàn)證貨船微生物控制方案,并為將來方案改進(jìn)提供有效依據(jù)。
長時(shí)間的天舟一號(hào)任務(wù)完成之后呢?據(jù)悉,既定任務(wù)完成之后,天舟一號(hào)將視情開展拓展試驗(yàn)和應(yīng)用。而在所有飛行任務(wù)結(jié)束后,天舟一號(hào)將經(jīng)由地面飛控工作人員決策,完成我國航天器的首次主動(dòng)離軌受控隕落,墜落于南太平洋指定區(qū)域。這將讓天舟一號(hào)避免成為太空垃圾,為打造潔凈、安全的太空環(huán)境作出貢獻(xiàn)。
天舟一號(hào)不是普通的太空快遞員,作為中國太空快遞一哥,它肩負(fù)著我國未來空間站貨運(yùn)系統(tǒng)首次大考,是一個(gè)承前啟后的關(guān)鍵角色。
“此次任務(wù)是中國載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段的最后一次發(fā)射,也是我們建造空間站之前的最后一次發(fā)射!敝袊d人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平說,“天舟一號(hào)任務(wù)成功后,空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)就完成了,我們可以開始建造空間站了!
天舟一號(hào)上天了,中國空間站也不遠(yuǎn)了。我們期待著,天舟系列快遞為中國人的太空征程加油,點(diǎn)亮我們探索星辰大海的航燈!(中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng) 記者佘惠敏)