中國(guó)空間站建設(shè)記：“天舟快遞”又快又準(zhǔn)

“天舟快遞”又快又準(zhǔn)(筑夢(mèng)“太空之家”——中國(guó)空間站建設(shè)記? )

11月21日，在甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，神舟十五號(hào)載人飛船與長(zhǎng)征二號(hào)F遙十五運(yùn)載火箭組合體轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。神舟十五號(hào)計(jì)劃近日擇機(jī)實(shí)施發(fā)射，將3名中國(guó)航天員送入中國(guó)空間站。

兵馬未動(dòng)，糧草先行。不久前，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船成功對(duì)接于空間站天和核心艙后向端口，轉(zhuǎn)入組合體飛行段，中國(guó)航天員首次在空間站迎接貨運(yùn)飛船來(lái)訪。隨著空間站建成在即，空間站的天地貨物運(yùn)輸也將進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)營(yíng)模式。

創(chuàng)造最快交會(huì)對(duì)接紀(jì)錄

天舟五號(hào)首次實(shí)現(xiàn)了在空間站有人駐留情況下的交會(huì)對(duì)接。這也是天舟貨運(yùn)飛船首次采用2小時(shí)自主快速交會(huì)對(duì)接模式。

快，是“天舟快遞”最大的特點(diǎn)之一。2021年以來(lái)，天舟二號(hào)、天舟三號(hào)、天舟四號(hào)相繼與天和核心艙交會(huì)對(duì)接，中國(guó)自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)進(jìn)步。如今，2個(gè)小時(shí)的“交貨”時(shí)間，創(chuàng)造了航天器最快交會(huì)對(duì)接的世界紀(jì)錄。

據(jù)專(zhuān)家介紹，與此前6.5小時(shí)的快速交會(huì)對(duì)接相比，天舟五號(hào)主要進(jìn)行了兩方面的方案優(yōu)化和調(diào)整：一是將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過(guò)程中的多圈次飛行壓縮為半圈，將多次變軌壓縮為兩次綜合機(jī)動(dòng)，由約4個(gè)小時(shí)減少到約1個(gè)小時(shí)；二是在近距離自主控制段減少了多個(gè)停泊點(diǎn)，通過(guò)“少停站”的方式將該階段從2個(gè)多小時(shí)縮短為約40分鐘。

快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)的突破，對(duì)中國(guó)空間站的長(zhǎng)期在軌運(yùn)營(yíng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。一方面，運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)的縮短使運(yùn)輸特殊鮮活試驗(yàn)品成為可能，而且能夠極大增強(qiáng)太空緊急救援能力。另一方面，如果將該技術(shù)應(yīng)用于神舟載人飛船，就能讓航天員更快地進(jìn)入空間站。

在未來(lái)，2小時(shí)“送貨”也并非天舟貨運(yùn)飛船的唯一選擇。飛船的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)可根據(jù)火箭入軌情況，自主選擇不同時(shí)長(zhǎng)的交會(huì)對(duì)接模式。除了目前最快的2小時(shí)方案外，還可以選擇3小時(shí)、5小時(shí)和6.5小時(shí)方案等。

交會(huì)對(duì)接模式多樣化

天舟貨運(yùn)飛船是世界現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運(yùn)飛船。此次天舟五號(hào)的上行物資約6.7噸，裝載了神舟十五號(hào)3名航天員6個(gè)月的在軌駐留消耗品、推進(jìn)劑、應(yīng)用實(shí)(試)驗(yàn)裝置等物資。

準(zhǔn)，是“天舟快遞”最大的考驗(yàn)之一。專(zhuān)家表示，隨著空間站構(gòu)型從“一”字到“L”再到“T”字構(gòu)型的不斷改變，空間站組合體的體量也在不斷變化，這給天舟飛船的對(duì)接機(jī)構(gòu)帶來(lái)了很多新考驗(yàn)。

此次天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船裝載了8個(gè)貯箱，搭載了用于開(kāi)展空間實(shí)驗(yàn)的3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)、5臺(tái)載荷設(shè)備，還增加了兩個(gè)細(xì)胞試驗(yàn)單元的安裝。其中，飛船上搭載了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷，計(jì)劃開(kāi)展中國(guó)首次燃料電池空間在軌試驗(yàn)，推動(dòng)宇航燃料電池工程應(yīng)用發(fā)展，為我國(guó)載人探月任務(wù)推進(jìn)提供支持。

載貨量巨大的天舟飛船首次與空間站“T”字構(gòu)型組合體對(duì)接，對(duì)接目標(biāo)達(dá)80噸量級(jí)，證明了貨運(yùn)飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)對(duì)大噸位目標(biāo)的適應(yīng)性。這標(biāo)志著我國(guó)的自主定軌技術(shù)精度更高，姿態(tài)軌道控制精度更高，綜合制導(dǎo)技術(shù)水平更高，飛控流程更加優(yōu)化，也標(biāo)志著交會(huì)對(duì)接模式更加多樣化、功能更加豐富，適應(yīng)能力更強(qiáng)。

貨物運(yùn)輸能力更強(qiáng)

目前，中國(guó)空間站建造已進(jìn)入收官階段。不久前，神舟十四號(hào)航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲圓滿完成了空間站“T”字構(gòu)型組裝完成后的首次出艙活動(dòng)。很快，神舟十五號(hào)乘組將與神舟十四號(hào)乘組在太空“會(huì)師”。屆時(shí)，中國(guó)空間站將首次有6名航天員在軌駐留。天舟五號(hào)的物資也將為在軌交接后的神十五航天員提供后續(xù)半年最充分、最踏實(shí)的保障。

大，是“天舟快遞”未來(lái)的發(fā)展方向之一。

航天科技集團(tuán)五院天舟貨運(yùn)飛船總設(shè)計(jì)師白明生介紹，從天舟六號(hào)開(kāi)始，貨運(yùn)飛船會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，如對(duì)貨物艙進(jìn)行比較大的改進(jìn)，大幅度增強(qiáng)密封艙的貨物運(yùn)輸能力等。升級(jí)后，“天舟快遞”給航天員提供的物資將可以支撐更長(zhǎng)的時(shí)間。

“更快的交會(huì)對(duì)接速度、更大的載重比、更大的貨物運(yùn)輸能力是我們永遠(yuǎn)的追求。”航天科技集團(tuán)五院天舟貨運(yùn)飛船總指揮馮永說(shuō)。

作為空間站的地面后勤補(bǔ)給航天器，天舟貨運(yùn)飛船采用型譜化方案，設(shè)計(jì)了滿足不同貨物運(yùn)輸需求的全密封、半密封、全開(kāi)放3個(gè)貨物艙模塊，與通用推進(jìn)艙模塊組合形成全密封貨運(yùn)飛船、半密封貨運(yùn)飛船和全開(kāi)放貨運(yùn)飛船3種型譜。馮永表示，未來(lái)如有大的備品備件需要送到空間站中，半密封貨船或全開(kāi)放的貨船將把大件物資“搬上去”。

劉 峣

來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)海外版