天舟一號貨運飛船最新消息！我國首個太空"快遞小哥"今晚上天

中國載人航天工程辦公室4月19日發(fā)布，經(jīng)空間實驗室飛行任務總指揮部研究決定，瞄準4月20日19時41分發(fā)射天舟一號貨運飛船。19日下午，執(zhí)行發(fā)射任務的長征七號遙二運載火箭開始加注推進劑。

天舟一號是我國自主研制的首艘貨運飛船，由于它只運貨，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)，直徑較小的是推進艙，直徑較大的為貨物艙。其最大直徑達到3.35米，飛船全長10.6米，載荷能力達到了6.5噸，滿載貨物時重13.5噸。如果此次滿載的話，它很可能將成為中國發(fā)射進入太空的質(zhì)量最大的有效載荷。甚至比天宮二號空間實驗室還大，后者全長10.4米，直徑同為3.35米，質(zhì)量為8.6噸。

天舟一號貨運飛船在長征七號火箭的頂端待發(fā)。

天舟一號的主要任務是為天宮二號“送貨”，將與天宮二號空間實驗室完成交會對接，實施推進劑在軌補加，突破和掌握推進劑在軌補加等關(guān)鍵技術(shù)。天舟一號還搭載了非牛頓引力實驗等10余項應用載荷，將在軌開展空間科學及技術(shù)實（試）驗。

在這些貨物中，除了維持天宮二號運行的各種補給（包括推進劑）外，還有大量太空實驗設(shè)備和載荷。由于運載火箭的運載能力是固定的，如果要運送更多的貨物，就必須在保證飛船良好性能的同時，盡量減少“自重”。

天舟一號的“腰部”是一個個連接框。“為了使各部分牢固連接，連接框一般都很厚實。”天舟一號貨運飛船主任設(shè)計師王為介紹，科研人員經(jīng)過多次試驗驗證，通過數(shù)控加工仿真技術(shù)，將連接框設(shè)計成鏤空形式，將非受力部分的“贅肉”精準去除，只保留結(jié)構(gòu)受力部分，相當于為天舟一號進行了“抽脂”，保證連接框在足夠結(jié)實的前提下重量減少50%左右。

天舟一號的外部是一種壁板結(jié)構(gòu)，雖然設(shè)計厚度僅為3毫米左右，但在科研人員看來仍有“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，整艙的重量也會下降不少。“在不影響飛船性能的前提下，我們通過嚴格控制加工溫度、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，又可以多運送好幾臺設(shè)備。

為了使艙內(nèi)空間利用更加合理，進而裝載更多的貨物，天舟一號的貨艙被自己的“骨骼”——貨架分割成了許多區(qū)域。在貨架的設(shè)計上，科研人員選用了輕質(zhì)高強度材料。“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，天舟一號的整體結(jié)構(gòu)變得又輕又強壯，確保能將貨物完好無缺地送達天宮二號。”王為說。

那么這樣一個大塊頭的“快遞小哥”怎樣確保運送貨物的安全呢？

“天舟一號塊頭雖大，卻有一顆細膩的‘心’。”中國航天科技集團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，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、轉(zhuǎn)身、取放貨物。

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

由于天舟一號運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功能。貨運飛船機械總體主管設(shè)計師郭軍輝介紹，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，針對不同體積、形狀的貨物，還進行了定制化和系列化設(shè)計。

“在貨包的內(nèi)部設(shè)計上，依然有貼心的安排。”郭軍輝說，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)計為裝載對象提供了柔軟、高阻尼、分布式的系統(tǒng)支撐。

“100多個大小不一的貨包，將確保天舟一號的貨運物資完好地運送到天宮二號。”郭軍輝說。

由中國航天科技集團公司抓總研制的天舟一號貨運飛船與長征七號遙二運載火箭等飛行產(chǎn)品，自2月中旬起陸續(xù)進入發(fā)射場，按照飛行任務測試發(fā)射流程，于4月17日完成了總裝測試等技術(shù)區(qū)各項工作。

長征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體在海南文昌發(fā)射場

17日7時30分，承載著長征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體的活動發(fā)射平臺駛出總裝測試廠房，平穩(wěn)行駛約2.5小時后，垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。這意味著“天舟快遞”的收單運送任務啟程在即。

天舟一號發(fā)射任務昨天（18日）進行最后一次全區(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)射場組織實施，是除“點火發(fā)射”之外，參試測控通信系統(tǒng)最多、最全、最貼近實戰(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)射場測發(fā)、測控、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)。

天舟一號飛行任務發(fā)射場區(qū)指揮部指揮長張學宇說：零窗口發(fā)射在文昌場區(qū)是屬于首次，主要是貨運飛船入軌以后要和天宮二號要準確地對接，就要各系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，精準操控、精確決策，確保飛船能夠準時成功圓滿地入軌，目前各項裝備的狀態(tài)和參數(shù)正常，具備發(fā)射條件。

天舟一號出廠前

首次驗證“太空加油”

專家表示，無論是空間實驗室還是空間站，在近地軌道運行都會由于空氣阻力而“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)動機適時啟動以保持軌道高度，但是其攜帶的燃料是有限的。這就為被稱為“太空加油”的在軌推進劑補加技術(shù)提出了需求。

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

專家表示，目前國際上還有一種維持軌道的補充方式，就是貨運飛船與空間站對接后，利用自身發(fā)動機“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于飛船的位置、對接口受力都有很高要求，另外這種方式也不夠靈活。

現(xiàn)役運載能力最強貨船

中國計劃在2022年前后建成空間站，其初步規(guī)模包括一個核心艙和兩個實驗艙，如果想保持航天員長期在軌飛行，貨運飛船是必可不少的。

專家表示，貨運飛船是從載人飛船演變過來的。運貨飛船可以運輸推進劑燃料、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實驗設(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70年代，前蘇聯(lián)和美國開始發(fā)展體積大、壽命長、用途廣的空間站。

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

美國的“龍”飛船長5.9米，最大直徑3.7米，其運送載荷最大質(zhì)量6噸，返回載荷最大質(zhì)量3噸，它也是貨運飛船中往地球運回物品的高手。此外，美國的“天鵝座”和日本的HTV貨運飛船運載能力分別為2.7噸和6噸。總體來說，天舟一號的運載能力是居于前列的，而在現(xiàn)役貨運飛船中其運載能力是最大的。

工作人員揮舞國旗為天舟一號貨運飛船加油。

揭秘“天舟一號”飛船里的秘密

據(jù)中國科普博覽“一點號”報道，在2016年相繼完成長征七號運載火箭首飛試驗、天宮二號與神舟十一號載人飛行任務后，4月中下旬，將在文昌航天發(fā)射場發(fā)射天舟一號貨運飛船，開展貨物運輸補給、推進劑在軌補加、自主快速交會對接等多項關(guān)鍵技術(shù)試驗。

此次任務是中國載人航天工程空間實驗室階段的收官之戰(zhàn)，對于空間站工程后續(xù)任務順利實施具有極為重要的意義，將標志著中國載人航天工程勝利完成“三步走”戰(zhàn)略中的“第二步”任務，為空間站建設(shè)任務奠定堅實技術(shù)基礎(chǔ)。

隨著大家越來越關(guān)注“天舟一號”與“天宮二號”的對接，這個肩負航天使命的“天宮二號”再次進入人們視線。除了地球觀測和一系列的空間試驗，“天宮二號”還有哪些不為人知的“秘密”呢？我們再來回顧一下。

量天尺

中科院上海光機所研制的“空間冷原子鐘”搭載“天宮二號”發(fā)射升空，將成為國際上首臺在軌運行并開展科學實驗的“空間冷原子鐘”,同時也是目前在空間運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，有望實現(xiàn)10^-16量級的超高精度（約3000萬年誤差1秒），將目前人類在太空中的時間計量精度提高1~2個數(shù)量級。

百變金剛

開展大Prandtl數(shù)液橋熱毛細對流穩(wěn)定性相關(guān)問題的研究，研究在空間微重力環(huán)境下熱毛細對流的失穩(wěn)機理問題，拓展流體力學的認知領(lǐng)域，取得具有國際先進水平的研究成果。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)重建等空間實驗關(guān)鍵技術(shù)，進一步提升我國微重力流體科學的空間實驗能力和技術(shù)水平。

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