飛行試驗、空中加油……解讀天舟一號飛行任務7大亮點

2017年04月21日 15:21 風傳媒
2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(AP)

2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(AP)

作為中國載人太空站工程的重要組成部分,中國首艘貨運太空船天舟一號承擔了為太空站運輸貨物和「加油」的重任,並負責將未來太空站裏的廢棄物帶回大氣層燒毀。

中國載人航太科技集團第五研究院貨運太空船系統副總設計師徐小平認為,天舟一號的飛行任務有七大亮點。

搭載天舟一號貨運太空船的長征七號遙二運載火箭4月20日在文昌航太發射場點火發射,約596秒後,太空船與火箭分離,進入預定軌道,發射取得成功。(新華社)
搭載天舟一號貨運太空船的長征七號遙二運載火箭4月20日在文昌航太發射場點火發射,約596秒後,太空船與火箭分離,進入預定軌道,發射取得成功。(新華社)

亮點一:首次執行貨運太空船飛行試驗任務

要建造長期有人照料的太空站,就需要輸送太空人所需的生活、工作物資和太空站運轉所需的推進劑。「天舟系列貨運太空船就是面向中國太空站建造和運營物資運輸補給任務所研製的全新的載人航天器。」徐小平說,天舟一號物資上行能力超過6噸,是中國目前為止體積最大、重量最重的載人航天器。天舟一號的兩艙結構——貨物艙和推進艙,最大限度滿足了貨物裝載以及提供能源、控制動力等的需求,做到了簡潔卻不簡單。

亮點二:首次在軌實施飛行器間推進劑補加

就像汽車需要加油,未來太空站長期在軌也需要「加油」,這項任務就由天舟系列貨運太空船來完成。「在天舟一號之前,掌握了在軌推進劑補加技術的國家只有俄羅斯和美國,其中,實現在軌加注應用的只有俄羅斯。」徐小平介紹說,在天舟一號飛行任務中,天舟一號與目前正在軌飛行的中國首個太空實驗室——天宮二號將實施中國首次推進劑在軌補加,計畫開展多次推進劑補加試驗,突破和掌握推進劑補加技術,為中國太空站組裝建造和長期運營掃清能源供給問題上的最後障礙。

天舟一號結構示意圖(新華社)
天舟一號結構示意圖(新華社)

亮點三:首次以天基測控體制為主實施飛行控制

以往,我們對航天器的跟蹤、測控以及在軌異常的及時監測處置,主要依賴陸基測控站和海基測量船。這就需要耗費大量的人力物力建造、維護地面測控站和海上測量船,研製人員奔波在各個站點之間開展相關試驗,並且受到跨國、跨境地域限制。

天舟一號貨運太空船首次採用了以天基測控體制為主的設計原則。「簡單來說,就是將原本在地面或海上的測量系統‘搬’到了天上,避免了在地面或海上的地域限制,實現了對航天器在軌飛行的關鍵事件的全程跟蹤,以確保對在軌異常的及時監測處置,降低了人力物力財力等成本。」徐小平說。

2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(AP)
2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(AP)

亮點四:首次大規模推動核心元器件自主可控

為了帶動元器件自主研製,加速實現元器件的自主可控,提前驗證太空站中所用的關鍵元器件,作為飛行驗證平臺的天舟一號首次大刀闊斧地使用了七大類國產新研核心元器件。徐小平認為,元器件的自主可控為中國將來的太空站和載人太空船升級換代打下了堅實基礎。

亮點五:首次開展全自主快速交會對接試驗

徐小平告訴記者,在天舟一號之前,中國掌握的交會對接技術需要耗時2天左右,天舟一號將開展自主快速交會對接試驗,將交會對接的時間控制在6小時左右。快速交會對接的實現,有利於提高飛行器在軌飛行的可靠性,減少交會對接過程中包括軌道控制等在內產生的資源消耗,同時,更大程度保障飛行器,主要是未來太空站的安全,方便太空站突發事件應急處理。一個形象的比喻是,天舟一號跨出了從「普通列車」邁向「高鐵」的一大步,能做到更快、更舒適、更穩妥地運輸貨物。

亮點六:首次搭載多項太空應用與技術試(實)驗載荷

作為往返於天地之間的交通工具,對比神舟系列太空船的「載人」特點,天舟系列貨運太空船的主要功能是「運貨」。而作為運貨的「太空快遞員」,「天舟一號在滿足運輸貨物需求的同時,還最大限度地發揮了平臺效能。」徐小平說,天舟一號隨船搭載了幾十台載荷設備,在軌開展十餘項載荷試(實)驗,實現「一次飛行、多方受益」。

2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(AP)
2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(AP)

亮點七:首次實施主動離軌受控隕落

「天舟一號將在飛行任務結束後,經由地面飛控工作人員決策,實施主動離軌,墜落于南太平洋指定海域。」徐小平說,相較於一般衛星在使命完成後,隨著推進劑的消耗殆盡而緩慢降軌,最終在大氣層燒毀的結束方式,天舟一號首次採用主動離軌方式落到預定海域,既避免自身成為太空垃圾、避開離軌過程中的不可控因素,又能為打造潔淨、安全的太空環境作出自己的貢獻。

2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(新華社)
2017年4月20日,中國第一艘貨運太空船天舟一號成功發射(新華社)

 

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