“天舟”成雙會“天和”

  2021-09-21 10:54:11

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  “天舟”成雙會“天和”

  9月20日15時10分,長征七號遙四運載火箭在海南文昌發射場騰空而起,成功將天舟三號貨運飛船送入預定軌道,我國空間站在軌建造階段第四次發射任務取得圓滿成功。

  中秋節前,“天宮”剛送走神舟十二號載人飛船,又迎來了新訪客。9月20日22時08分,天舟三號貨運飛船與天和核心艙及天舟二號組合體完成交會對接,“太空快遞”再次穩穩送達。

  把天舟三號送上太空的,是天舟貨運飛船的“老搭檔”長征七號火箭

  天舟貨運飛船是我國空間站工程的重要組成部分。航天員要在我國空間站長期駐守,吃、穿、用乃至呼吸所需的物資,都要由貨運飛船及時送到空間站。同時,空間站維持正確軌道所需的燃料也靠貨運飛船送。貨運飛船還承擔著下行廢棄物的職能。

  天舟三號此行也不例外。天舟三號任務是我國空間站關鍵技術驗證及建造階段的第二次貨物運輸應用性飛行,貨運飛船為滿載狀態,發射重量約12噸,運載了可支持3名航天員6個月的在軌駐留物資、空間站備份設備、空間科學載荷等貨物,在軌壽命不小于1年。停靠期間,它還具備并網供電能力,能為空間站提供供電支持,供電能力不小于2700瓦。

  這次把天舟三號送上太空的,依然是天舟貨運飛船的“老搭檔”——長征七號火箭。作為我國新一代中型運載火箭,這型火箭自首飛以來共執行3次天舟系列貨運飛船發射任務。

  長征七號火箭的優點很多。它是我國第一型“數字火箭”,采用全數字化手段研制,使用了無毒無污染的液氧煤油推進劑,更加科學環保,還能防風防水防鹽霧。

  專家舉例,每年8月至11月,海南文昌發射場會受到強熱帶風暴和臺風的影響,氣候潮濕、降水量大,且臨海地帶的風速會隨著距地面高度增加而越來越大。

  “火箭研制之初,就立下了防水的目標。這個水不僅指雨水,還有加注后箭體表面的冷凝水等。”航天科技集團一院總體部設計人員盧松濤介紹,防水功能盡量通過結構設計實現,例如在部段對接處加裝密封條、在細小孔徑和縫隙涂硅橡膠、在分離面設計密封塊……現在的長征七號火箭在中雨條件下都可以發射。為了提升火箭的抗風能力,科研人員還給長征七號裝上了“防風減載裝置”,即使遇到8級大風的天氣,長征七號依舊可以轉場,抗風能力超過其他現役火箭。

  天舟三號任務是我國空間站建造承前啟后的關鍵之戰。為了確保萬無一失,在經歷了長征七號遙三火箭兩次推遲發射后,型號隊伍進一步提高了質量和風險意識。據航天科技集團一院長七火箭發射隊01指揮邵業濤介紹,本次任務中,圍繞火箭整體,型號隊伍共進行30余項技術狀態更改,精益求精。

  天舟三號裝載的貨包數量比天舟二號增加了25%

  天舟三號“肚子”里這回藏了什么寶?

  航天科技集團五院天舟三號貨運飛船總指揮馮永介紹,天舟三號攜帶的貨物主要包括航天員生活物資、航天飲水、氣體補給、衛生用品、應急儲備物資、出艙消耗品、維修備件和實驗載荷等,與天舟二號基本一致。

  人首先離不開空氣。為了讓航天員在空間站里也有適宜的大氣環境,科研人員準備了“氣瓶”,這種氣瓶由特種復合材料制成,可以充至300倍大氣壓力,這樣充1瓶氧氣能供航天員很長時間使用。

  其次,在軌駐留時間長達6個月,人體對水資源將有更大的需求。據航天科技集團五院貨運飛船系統總體主管設計師王冉介紹,天舟三號這次帶了多組水箱,用于航天員飲水和使用。這些水箱均采用了輕質、柔軟材料制成的“水囊”包裝,不僅可以保證飲水安全,還可以在飲水用盡后更好地收納。

  尿處理技術是國際航天領域公認的難題之一,為了更好實現水資源的循環利用,我國研發了一套特色的再生生保技術。此前由航天科工集團二院206所研制的載人空間站生保環控尿處理子系統已在天和核心艙上穩定運行。這次天舟三號任務,搭載了尿處理子系統所需的鈣去除組件、尿過濾器組件和蒸餾廢氣處理裝置等多項配件,為航天員長期駐留太空、提高物質閉合度、降低資源補給提供穩固保障。

  這次也不例外,天舟三號需要把航天員的艙外航天服帶上去。為了上行運輸好這套重達90多公斤的裝備,貨運飛船系統專門設計了艙外服支架,保證其運輸過程中不會損壞“一針一線”。這些衣服未來將為航天員提供太空中生存所需的氧氣、調溫、輻射防護等。

  從支撐航天員太空生活3個月到6個月,時間整整翻一倍的在軌駐留,會給負責運貨的天舟三號帶來哪些變化呢?

  專家介紹,在充分繼承天舟二號貨運飛船研制和飛行成果基礎上,天舟三號貨運飛船整體開展了系統優化設計,簡化了平臺配置,提高了運輸效率,元器件也更加自主可控。最明顯的是,天舟三號在貨物裝載方面進行了持續優化和改進。

  航天科技集團五院天舟三號貨運飛船系統總體主任設計師楊勝介紹:“相比天舟二號,天舟三號貨物裝載的密度更大了,貨物在發射場安裝的效率更高了。而且,為了滿足航天員6個月的需求,天舟三號的整船裝載能力更高,裝載的貨包數量比天舟二號貨運飛船裝載的數量增加了25%。經過優化設計,貨格的‘外墻面’會更加舒適、美觀。”

  天舟三號和天舟二號這兩艘貨運飛船同時停靠在天和核心艙上

  為了保證“太空快遞”穩穩送達,工程各單位都付出了辛勤的努力和汗水。

  文昌航天發射場統一歸西昌衛星發射中心管理。據西昌衛星發射中心總工程師鐘文安介紹,文昌航天發射場進行了大量周密的準備,特別是此次任務正值臺風季,又在下午發射,發射場組織各系統制定了臺風天氣應對策略、午后發射整流罩環境保障策略、發射日應對雷雨天氣等25個方案預案,確保發射預案的細化和完善,科學應對各種不利因素。

  在長征七號火箭點火后的數分鐘內,雷達屏幕上一個小點跳動閃爍,畫出線條,記錄著天舟三號正在平穩奔向大氣層。發揮作用的正是兩部固定式脈沖測量雷達,它們由航天科工集團二院23所研制,用于運載火箭發射上升段的外彈道測量,能為發射場指控中心實時提供火箭距離、方位、俯仰等精確坐標信息和徑向速度數據,一旦火箭飛行出現偏移軌道的狀況,即刻就能發現。

  太陽電池陣就像是航天器的飛行“翅膀”,張開以后,能為航天器提供充沛的能量。為了支撐天舟三號的“大體格”,中國電科集團采用了國內獨創的半剛性太陽電池陣技術,既能提高性能,還能降低太陽電池陣的工作溫度,推動航天器安全穩定地“一飛沖天”。

  當“太空快遞”安全送達“天宮”后,天舟三號和天舟二號這兩艘貨運飛船同時停靠在天和核心艙上。其實,早在天舟三號發射前,天舟二號就已經繞飛至核心艙前向對接口對接停靠,為自家兄弟騰好了地方。天舟三號一來,就停靠在了核心艙后向對接口,還會在停靠期間按計劃開展多項在軌試驗。

  根據空間站在軌建造任務規劃,今明兩年我國共實施11次飛行任務,包括3次空間站艙段發射,4次貨運飛船發射及4次載人飛船發射。

  下一次任務,馬上迎來神舟十三號載人飛船的發射。屆時,神舟十三號的3名航天員將于太空在軌駐留6個月,創造我國航天史上的新紀錄。

  皓月千里、星河璀璨,“天和”“天舟”相偎做伴,靜待與“神舟”團圓。

  本報記者 劉詩瑤 余建斌

【編輯:王詩堯】

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