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空間站的“貨運專列” ——揭祕天舟二號貨運飛船

2021年05月31日 10:12

  空間站天和核心艙迎來第一位“訪客”。5月29日晚間,由中國航天科技集團五院抓總研製的天舟二號貨運飛船在海南文昌發射場成功發射,並在約8小時後,與天和核心艙順利實現快速交會對接。

  與神舟載人飛船不同,天舟貨運飛船隻運貨、不送人。這輛“貨運專列”運力有多強?帶去了什麼物資?快速交會對接如何實現?

  天舟二號運貨能力有多強?

  “目前世界上最大運載能力超過5噸的現役貨運飛船隻有兩型,中國的天舟就是其中之一,天舟貨運飛船的運載能力處於國際領先水平。”中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總體副主任設計師雷劍宇説。

  據悉,天舟貨運飛船由貨物艙和推進艙兩艙組成,採用型譜化、模塊化設計思想開展平台構型和佈局設計,發射重量13.5噸,運貨能力6.9噸。

  中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總設計師白明生介紹,為了打造出貨物上行效率高、綜合任務能力強的貨運飛船,研製團隊提出了貨物裝載/結構/熱控一體化設計、高效率能量傳輸及立體信息網絡互聯技術方案,解決了多功能要求下平台輕量化設計難題。

  與此同時,儘管攜帶大量貨物,但所有貨物擺放十分規律。天舟二號的貨架看似與普通貨架無異,但所有的細節和構型都經過科學分析,中間留出通道,航天員可在貨架中順暢通行,拿取貨物。

  天舟二號給天和核心艙帶去了什麼?

  未來搭載神舟載人飛船來到天和核心艙的航天員們,將在這所太空之家生活幾個月到半年,因此天舟二號送去的“快遞”裏,首先就有各種生活物資,以方便他們在太空的“衣、食、住、行”和工作。

  值得一提的是,其中的航天食品具有明顯的中式特色。食物不僅有主副之分,講究葷素搭配,更有獨特的風味,甚至魚香肉絲、宮保雞丁等。

  除了生活物資外,天舟二號還帶去了推進劑。在對接期間,天舟二號將為天和核心艙進行燃料加註與姿態控制。

  此外,天舟二號還將帶去實驗設備、實驗資料等物資,等到神舟飛船將航天員送至天和核心艙,再由航天員在軌取出並安裝。

  中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船系統主任設計師楊勝介紹,空間站將地面的物流管理技術也應用其中,航天員通過掃描二維碼的方式,便能獲得貨物的位置信息和產品信息。系統還能對產品信息的庫存數量做到動態掌控,把空間站貨物一分一釐的變化都記錄下來,從而確保航天員的工作生活更加輕鬆便捷。

  快速交會對接如何實現?

  “以往飛船的交會對接從發射到具備交會對接條件需要大約2到3天時間,過程中還需要大量的人工參與。而此次天舟二號與天和核心艙對接,整個過程歷時約8小時,不用地面干預,就像無人駕駛汽車一樣。”中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船副總設計師黨蓉説。

  快速交會對接不僅可以縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間,也可以保證一些“時鮮貨”——比如生物製劑等儘快送達空間站。如果空間站等航天器突遇緊急情況,快速交會對接可以迅速做出反應,向空間站提供各種急需的物資或救助被困的航天員。

  為了此次快速交會對接,研製團隊突破了航天器自主導航測軌、定軌、自主快速制導等技術,將複雜的算法和遠距離導引技術工程化,把原來遠距離導引段需要地面干預的工作交由航天器的星上計算機自主運行,為快速交會對接順利實施做好各種準備。

  為了適應天和核心艙22噸級對接目標及未來空間站180噸的對接任務,讓貨運飛船的主動對接機構與核心艙的被動對接機構“温柔”地“吻”上去,中國航天科技集團八院805所設計師對第一代對接機構進行升級改進,創新性地提出了可控阻尼的控制思路,來緩衝大噸位航天器對接過程中產生的撞擊能量。

  在經過500多次仿真分析和300多次地面試驗後,設計師充分驗證了阻尼器的各項功能和性能指標,使原本8噸的對接能力提升到74噸,乃至180噸,大大提升了大型航天器對接的可靠性和安全性。

  新華社海南文昌5月30日電

(責編:張佩)