僅用2小時，中國航天就實現(xiàn)了“太空送貨”。
11月12日10時03分，天舟五號貨運飛船搭乘的長征七號運載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場點火升空；12時10分，天舟五號貨運飛船與中國空間站天和核心艙后向端口成功交會對接。至此，中國空間站“T”字構(gòu)型組合體與首個“訪問者”的首次交會對接任務(wù)取得圓滿成功。
(資料圖)
“這場持續(xù)僅約2小時的交會對接任務(wù)，創(chuàng)造了人類航天史上最快交會對接紀(jì)錄，這標(biāo)志著我國快速交會對接技術(shù)成功完成在軌驗證?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)五院天舟五號貨運飛船制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)副主任設(shè)計師胡海霞說。
她告訴中青報·中青網(wǎng)記者，我國快速交會對接技術(shù)成功在軌實施，打破了2020年10月14日由俄羅斯“聯(lián)盟MS-17”載人飛船與國際空間站交會對接用時3小時3分鐘的紀(jì)錄，標(biāo)志著中國航天交會對接技術(shù)取得新的突破。這對于提升我國空間交會對接水平、提升空間站任務(wù)應(yīng)急物資補給能力具有重要意義。
首艘訪問“T”字構(gòu)型空間站的飛船
此次發(fā)射的天舟五號貨運飛船，是中國空間站“T”字構(gòu)型組裝完成后首艘到訪的飛船。
按計劃，天舟五號貨運飛船不僅要完成上行物資的使命，還將承擔(dān)實驗支持的職責(zé)。此次發(fā)射的天舟五號貨運飛船裝載了神舟十五號3名航天員6個月的在軌駐留消耗品、推進(jìn)劑、應(yīng)用實(試)驗裝置等物資，還搭載了“澳門學(xué)生科普衛(wèi)星一號”、宇航用氫氧燃料電池、空間寬能譜高能粒子探測載荷等試驗項目。這些載荷將在空間失重環(huán)境下開展科學(xué)實驗，對一些前沿航天關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗證。
北京時間2022年11月13日14時18分，神舟十四號航天員乘組成功開啟天舟五號貨物艙艙門，在完成環(huán)境檢測等準(zhǔn)備工作后，于15時03分順利進(jìn)入天舟五號貨運飛船。后續(xù)，航天員乘組將按計劃開展貨物轉(zhuǎn)運等相關(guān)工作。
中國航天科技集團(tuán)五院天舟貨運飛船總設(shè)計師白明生透露，天舟五號貨運飛船還搭載了植物種子，用于開展航天育種實驗。種子主要包括水稻、小麥、玉米等主糧作物和少量林木種子。后續(xù)，這些種子將通過載人飛船返回地面，經(jīng)過地面培育后投入市場。
值得一提的是，此次天舟五號貨運飛船上搭載的由航天科技集團(tuán)五院自主研發(fā)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷，計劃用于開展我國首次燃料電池空間在軌試驗，為后續(xù)宇航燃料電池應(yīng)用設(shè)計提供理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支撐，推動宇航燃料電池工程應(yīng)用發(fā)展，為我國載人探月任務(wù)推進(jìn)提供支持。
作為空間站建造的關(guān)鍵核心產(chǎn)品，對接機構(gòu)是實現(xiàn)空間站各個艙段間在軌連接、組合運行的重要系統(tǒng)。自2011年對接機構(gòu)首次成就“太空之吻”以來，至此已有21套對接機構(gòu)在軌完成了25次完美亮相。
中國航天科技集團(tuán)八院飛船型號對接機構(gòu)負(fù)責(zé)人丁立超表示，每一次“太空之吻”都不是簡單復(fù)制，隨著空間站構(gòu)型的不斷改變，空間站組合體的體量也在不斷變化。從“一”字構(gòu)型到“L”構(gòu)型再到“T”字構(gòu)型，多構(gòu)型帶來的全新狀態(tài)也是對接機構(gòu)必須面臨的考驗。
“此次天舟五號的對接目標(biāo)達(dá)到80噸量級，是空間站建造以來對接機構(gòu)迎來的最大噸位?！倍×⒊f，作為一款為空間站而生的產(chǎn)品，升級后的對接機構(gòu)在設(shè)計階段就充分考慮到如今空間站建造需要具備的8噸到180噸各種噸位、各種方式的對接能力。天舟五號對接機構(gòu)更是開展了數(shù)十次與80噸對接目標(biāo)的捕獲緩沖試驗，驗證了產(chǎn)品的可靠性。
“太空貨運專列”升級為“太空貨運高鐵”
交會對接技術(shù)是載人航天活動三大基本技術(shù)之一，曾是中國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略第二步任務(wù)的關(guān)鍵內(nèi)容。
2011年，神舟八號飛船與天宮一號完成首次交會對接；2012年，神舟九號任務(wù)突破和掌握了航天員手控交會對接技術(shù)；2017年，天舟一號貨運飛船成功開展與天宮二號空間實驗室的6.5小時快速交會對接在軌試驗，使中國成為世界上第三個掌握“近地快速交會對接技術(shù)”的國家。
如今，我國打破世界紀(jì)錄，實現(xiàn)2小時快速交會對接。
胡海霞表示，這些年來，我國的交會對接模式更加多樣化、功能更加豐富、適應(yīng)能力更強，說明中國的空間交會對接技術(shù)更趨成熟。
與天舟貨運飛船此前的6.5小時快速交會對接相比，天舟五號貨運飛船主要從兩方面進(jìn)行了方案調(diào)整。
胡海霞介紹，一是優(yōu)化了交會對接的控制制導(dǎo)策略，將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過程由多圈次壓縮為不到一圈，將多次變軌壓縮為兩次綜合機動，該部分用時由原來的4個多小時減少到約1個小時；二是在近距離自主控制段，減少了多個用于確認(rèn)飛船狀態(tài)的停泊點，類似動車組減少經(jīng)停車站數(shù)量一樣，加快了接近速度，該階段時長由2個多小時縮短為約40分鐘。
“2小時超快速交會對接技術(shù)突破，對于中國空間站的長期在軌運營具有重要現(xiàn)實意義?！焙Ｏ颊f，運輸時長大大縮短，使運輸特殊鮮活試驗品成為可能，而且能夠極大增強太空緊急救援能力。如果將該技術(shù)應(yīng)用于神舟載人飛船，將大大減少航天員赴空間站的飛行時間。
中國航天科技集團(tuán)五院502所交會對接首席專家解永春認(rèn)為，2小時交會對接只是飛船GNC系統(tǒng)的一個選項，GNC系統(tǒng)可以根據(jù)火箭入軌的情況，自主選擇不同時長的交會對接模式，其中2小時超快速交會對接是目前最快速的模式，此外還可以選擇3小時、5小時和6.5小時方案等。
胡海霞表示，從6.5小時到2小時，天舟五號任務(wù)成功解鎖中國空間交會對接技術(shù)的新功能，實現(xiàn)了“太空貨運專列”到“太空貨運高鐵”的華麗升級，讓太空見證了新的“中國速度”。
“天舟快遞”送貨常態(tài)化
截至目前，我國已成功發(fā)射5艘天舟貨運飛船，而天舟五號貨運飛船，是中國空間站在軌建造階段最后一次“送貨”任務(wù)。
文昌航天發(fā)射場所屬的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心總工程師鐘文安告訴記者，隨著中國空間站“T”字基本構(gòu)型組裝完成，天舟貨運飛船將在中國文昌航天發(fā)射場常態(tài)化發(fā)射，約每半年發(fā)射一次，實現(xiàn)“天舟快遞”送貨常態(tài)化。
據(jù)他介紹，我國所有的天舟貨運飛船都是從文昌航天發(fā)射場點火升空。組建至今，該發(fā)射場已經(jīng)成功發(fā)射了5艘天舟貨運飛船，其中天舟一號與天宮二號交會對接，突破掌握貨物運輸、推進(jìn)劑在軌補加等關(guān)鍵技術(shù)，標(biāo)志載人航天工程第二步圓滿收官。其余4艘飛船均與中國空間站成功對接，為航天員送去大量工作、生活物資。
“我們針對天舟貨運飛船的‘專屬座駕’——長征七號火箭積極開展發(fā)射前流程優(yōu)化和可靠性提升?！辩娢陌舱f，發(fā)射場重新梳理測試項目，將火箭測試周期調(diào)整為27天，相比長征七號首飛整整壓減了15天；優(yōu)化加注發(fā)射階段測試工作，將發(fā)射區(qū)總時間壓減至3天；實施液氧煤油并行加注，把發(fā)射日測試時間精簡至8小時，極大提升了火箭發(fā)射工作效率，實現(xiàn)在1個月內(nèi)完成天舟任務(wù)測試、發(fā)射的目標(biāo)。
來自文昌航天發(fā)射場的消息稱，近年來，文昌航天發(fā)射場發(fā)射能力從年均3至4發(fā)提升至6至8發(fā)，發(fā)射火箭型號從2型拓展到6型，極大縮短了火箭測試發(fā)射周期，形成了新一代大推力運載火箭高密度發(fā)射能力，實現(xiàn)我國近地軌道運載能力從10噸到25噸、地球同步軌道運載能力從5.5噸到14噸的巨大飛躍，大幅提升了我國進(jìn)入太空的能力。
白明生也表示，中國空間站完成在軌建造后，初步計劃每年發(fā)射兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。為了滿足密集發(fā)射的需要，天舟貨運飛船實行組批生產(chǎn)的方式，同一批次的外形、功能相似或相近。
他說，天舟三號、天舟四號、天舟五號貨運飛船是同批次生產(chǎn)的，天舟六號到天舟十一號是另外一批。從天舟六號貨運飛船開始，會進(jìn)行系統(tǒng)升級，如對貨物艙進(jìn)行改進(jìn)，大幅度增強密封艙的貨物運輸能力等。
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