解密天舟一号:这位“快递小哥”不一般

2017-04-21 08:56 来源:科技日报 付毅飞 操秀英
2017-04-21 08:56:16来源:科技日报作者:付毅飞 操秀英责任编辑:赵清建

  4月20日晚,我国首艘货运飞船天舟一号从海南文昌发射场升空,踏上了首次任务的征程。

  作为我国载人空间站工程的重要组成部分,天舟系列货运飞船是我国全新研制的航天器,将承担为空间站“加油”和运输货物的重担,并负责将空间站里的废弃物带回大气层烧毁。

  因为只运货、不送人,天舟一号被形象地称为“快递小哥”。不过这位“小哥”的任务可不一般。科技日报记者从它的抓总研制单位中国航天科技集团公司五院载人航天总体部了解到,从立项研制至今6年里,天舟一号经历了上千小时测试验证、上百次大型试验考核,练就了一身精湛的“功夫”,将在任务中展现多项“国内首创”。

  你飞你的,我来“加油”

  汽车没油了,要去加油站加油。长期在轨飞行的空间站没“油”了,只能让货运飞船给送过去,一边在轨飞行一边补加。在天舟一号之前,实现在轨加注应用的国家只有俄罗斯,美国也掌握了在轨推进剂补加技术,此外欧空局、加拿大、日本等也在此方面进行着积极的研究探索,国际上在该领域的比拼从未停歇。

  天舟一号在飞行任务中,将与目前在轨飞行的天宫二号空间实验室实施我国首次推进剂在轨补加,并计划开展多次推进剂补加试验,为我国空间站组装建造和长期运营扫清在能源供给上的最后障碍。

  在太空“加油”与在地面有何区别?记者从该技术研发单位航天科技集团六院801所了解到,天舟一号与天宫二号对接之后,要通过气体压力,源源不断地输送推进剂。看起来跟平常加油差不多,实现起来却很难。两个航天器在8倍于步枪子弹速度的飞行中对接,难免产生细微的偏差。要保证对接后的密封,以免推进剂泄漏,需要浮动断接器来消除偏差。该技术一直被国外封锁,是801所研制团队历经多年攻克。但这些技术无法在地面模拟,只能在太空环境中操作验证。

  货物不仅多,还要“小心轻放”

  天舟一号身高10.6米,体宽3.35米,体量与天宫一号、天宫二号相当,但肚大能容,能运送6吨多货物,几乎是天宫的两倍,相当于它自身的重量。如此上行载货比,已优于国际现役货运飞船,快递货物经济实惠。

  为实现高效承载,天舟一号采用了两舱结构——货物舱和推进舱,最大限度的满足了货物装载以及提供能源、控制动力等需求,简洁却不简单。

  此次任务运送的物资里还有许多精密的仪器设备,磕碰不得。为此研制团队设计了“软包装”,以及适应性极强的货包绑扎方式。科技日报记者了解到,天舟一号这次最大限度地发挥了平台效能,随船搭载了几十台载荷设备,将在轨开展十余项载荷试验,实现“一次飞行、多方受益”。

  交会对接从“普快”变“高铁”

  此前,我国掌握的交会对接技术需要耗时两天左右时间。而天舟一号将开展自主快速交会对接试验,将交会对接的时间控制在几个小时内。

  快速交会对接的实现,有利于提高飞行器在轨飞行的可靠性,减少交会对接过程中包括轨道控制等在内产生的资源消耗,同时更大程度地保障飞行器以及未来空间站的安全,方便空间站突发事件应急处理。有专家比喻说,天舟一号跨出了从“普通列车”迈向“高铁”的一大步,能做到更快、更舒适、更稳妥地运输货物。

  为实现对航天器在轨飞行关键事件的全程跟踪,天舟一号还首次采用了以天基测控体制为主的设计原则。简单来说,就是将原本在地面或海上的测控系统“搬”到了天上,避免了过去受到的地域限制,以确保对在轨异常的及时监测处置。记者了解到,天舟一号的飞行控制主要依靠五院西安分院研制的中继终端,以及513所研制的宽波束中继测控系统。前者为窄波束,传输效率高,信息量大;后者覆盖范围广。二者互为补充,搭建了从飞船到中继卫星再到地面的通信链路。

  完成使命后将受控陨落

  为带动元器件自主研制、加速实现元器件自主可控、提前验证空间站中所用的关键元器件,作为飞行验证平台的天舟一号首次大刀阔斧地使用了7大类国产新研核心元器件,将未来空间站建设的关键命脉牢牢握在手中。

  飞行任务结束后,天舟一号将实施我国首次主动离轨受控陨落。

  过去我国卫星在使命完成后,会随着推进剂消耗殆尽而缓慢降轨,最终在大气层烧毁。天舟一号将由地面飞控工作人员决策,实施主动离轨,通过两次降轨控制,避开离轨过程中的不可控因素,受控地坠落于南太平洋指定区域。也就是说,为了避免将“遗体”留在太空产生威胁,“快递小哥”会选择合适的时机主动投身大气层焚毁,拒绝成为太空垃圾,为维护洁净、安全的太空环境作出贡献。

  (科技日报海南文昌4月20日电)

[责任编辑:赵清建]

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