[科普中國(guó)]-天舟一號(hào)發(fā)射在即 空天“快遞”怎么送？

作為中國(guó)首個(gè)貨運(yùn)飛船，天舟一號(hào)由中國(guó)空間技術(shù)研究院研制，主要承擔(dān)向空間實(shí)驗(yàn)室運(yùn)輸貨物和推進(jìn)劑太空在軌補(bǔ)加的工作。就其承擔(dān)的貨運(yùn)任務(wù)來(lái)看，天舟一號(hào)的運(yùn)載能力堪稱(chēng)強(qiáng)大。這一點(diǎn)表現(xiàn)在其大容積上。它采用兩艙構(gòu)型，由貨物艙和推進(jìn)艙組成。其總長(zhǎng)為10.6米，最大直徑3.35米，起飛質(zhì)量重約13噸，太陽(yáng)帆板展開(kāi)后最大寬度14.9米。其體積比天宮二號(hào)和神舟飛船都要大，實(shí)際上，它是目前我國(guó)體積最大、重量最大的航天器。此外，其強(qiáng)大運(yùn)載能力還表現(xiàn)在載貨比指標(biāo)上。據(jù)天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船總設(shè)計(jì)師白明生介紹，天舟運(yùn)載能力是根據(jù)空間站的規(guī)模來(lái)設(shè)計(jì)的，天舟一號(hào)的載貨比(即貨物重量占整個(gè)飛船的總重量的比例，是考核貨運(yùn)飛船的主要指標(biāo)，載貨比數(shù)值越高，說(shuō)明運(yùn)載效率越高)較高，將來(lái)還可以進(jìn)一步優(yōu)化到0.48，該數(shù)值將超越歐洲、日本等國(guó)家的現(xiàn)役貨運(yùn)飛船，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

天舟一號(hào)不僅自身具備獨(dú)立飛行3個(gè)月的能力，而且還有對(duì)天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)施推進(jìn)劑在軌加注的重要使命。據(jù)白明生介紹，天舟一號(hào)攜帶約2噸重推進(jìn)劑包括氧化劑和燃燒劑，不僅量足夠，而且還有備份。

即將承擔(dān)天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射任務(wù)的是長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭，它們一起組成了空間實(shí)驗(yàn)室的貨物運(yùn)輸系統(tǒng)。

長(zhǎng)征七號(hào)是新一代中型運(yùn)載火箭?？蔀槲覈?guó)載人航天工程發(fā)射貨運(yùn)飛船，也可用于發(fā)射人造衛(wèi)星等其他載荷。箭體總長(zhǎng)53.1米，芯級(jí)直徑3.35米，捆綁4個(gè)直徑2.25米的助推器，采用液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)等新技術(shù)，近地軌道運(yùn)載能力13.5噸。航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭總指揮王小軍介紹說(shuō)，正是運(yùn)載能力強(qiáng)、可靠性高，它才能承擔(dān)發(fā)射天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船的任務(wù)。此外，長(zhǎng)征七號(hào)的安全性也有進(jìn)一步提升，具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)役其他運(yùn)載火箭可靠性達(dá)到97%，長(zhǎng)征七號(hào)進(jìn)一步提升到98%。雖然其首飛表現(xiàn)完美，但是為適應(yīng)即將到來(lái)的發(fā)射任務(wù)，長(zhǎng)征七號(hào)遙二火箭在首飛試驗(yàn)結(jié)果分析基礎(chǔ)上，按照發(fā)射天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船的狀態(tài)變化要求，進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了相關(guān)產(chǎn)品的可靠性，以滿足發(fā)射的任務(wù)要求。

長(zhǎng)征七號(hào)遙二火箭按流程完成了出廠前的所有研制工作，從天津港啟程后，經(jīng)海路運(yùn)輸安全運(yùn)抵文昌航天發(fā)射場(chǎng)，并隨后開(kāi)展發(fā)射場(chǎng)區(qū)總裝和測(cè)試工作。目前，發(fā)射場(chǎng)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)良好，各項(xiàng)準(zhǔn)備工作有序進(jìn)行。對(duì)長(zhǎng)征七號(hào)與天舟一號(hào)即將開(kāi)啟的太空旅程，航天科技集團(tuán)長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師程堂明表示十分期待，因?yàn)殚L(zhǎng)征七號(hào)的當(dāng)初立項(xiàng)就是為發(fā)射貨運(yùn)飛船，可以說(shuō)為貨運(yùn)飛船而生的，而這將是其履行使命的第一次應(yīng)用發(fā)射，意義重大。現(xiàn)在只待迎來(lái)激動(dòng)人心的發(fā)射時(shí)刻。

按計(jì)劃，天舟一號(hào)發(fā)射入軌后，將與在軌運(yùn)行的天宮二號(hào)先后進(jìn)行3次交會(huì)對(duì)接、3次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加以及空間應(yīng)用和航天技術(shù)等多領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

第一次與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接預(yù)計(jì)于發(fā)射入軌兩天后進(jìn)行，二者組合體隨后在軌飛行兩個(gè)月。期間，計(jì)劃完成3次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加試驗(yàn)，同時(shí)測(cè)試貨運(yùn)飛船對(duì)組合體的控制能力。

推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)俗稱(chēng)“太空加油”技術(shù)，是天舟一號(hào)核心目標(biāo)任務(wù)之一，是空間站建設(shè)的標(biāo)配。由于空間站在太空軌道運(yùn)行會(huì)受到殘存大氣阻力的影響而逐漸降低軌道高度，為了保持原有高度，就必須消耗燃料推動(dòng)其上升，這就需要貨運(yùn)飛船為空間站進(jìn)行燃料補(bǔ)充。天舟一號(hào)將通過(guò)一些特有的接口將燃料加注到天宮二號(hào)中，創(chuàng)造中國(guó)航天新篇章。

上述任務(wù)完成后，天舟一號(hào)將與天宮二號(hào)分離，之后從另一側(cè)與天宮二號(hào)進(jìn)行二次對(duì)接。白明生指出，第二次對(duì)接的主要任務(wù)是進(jìn)行繞飛實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)天舟一號(hào)前向?qū)幽芰?。他解釋說(shuō)，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室和未來(lái)的空間站有前向后向兩個(gè)對(duì)接口，這就要求貨運(yùn)飛船具備后向?qū)雍颓跋驅(qū)幽芰Α脮r(shí)，天舟一號(hào)與天宮二號(hào)分離后，再繞飛天宮二號(hào)進(jìn)行前向?qū)印?/p>

完成繞飛試驗(yàn)以后，天舟一號(hào)將與天宮二號(hào)再次分離，各自獨(dú)立飛行3個(gè)月。這期間，天舟一號(hào)的主要任務(wù)是完成搭載的空間科學(xué)試驗(yàn)。之后，按照計(jì)劃，天舟一號(hào)第三次實(shí)現(xiàn)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接。值得一提的是這次交會(huì)將用約6個(gè)小時(shí)完成，將是一次名副其實(shí)的自主快速交會(huì)對(duì)接。

除了空中加油和交會(huì)對(duì)接實(shí)驗(yàn)之外，天舟一號(hào)還開(kāi)展多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究及技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)。其中，“非牛頓引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證”將在軌測(cè)試高精度靜電懸浮加速度計(jì)的工作性能，獲得的試驗(yàn)結(jié)果將為我國(guó)“衛(wèi)星重力測(cè)量”“空間引力波探測(cè)”等空間計(jì)劃提供重要支撐。此外，“微重力對(duì)細(xì)胞增殖和分化影響研究”項(xiàng)目有望應(yīng)用于心臟和肝臟疾病的治療、器官移植、生殖健康以及預(yù)防和治療骨質(zhì)變化疾病等方面。全部完成上述任務(wù)后，天舟一號(hào)將受控離軌，隕落至預(yù)定安全海域。