“天舟”成双会“天和”

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发布时间:2021-09-21 08:14

  9月20日15时10分,搭载天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭,在文昌航天发射场点火发射。
  本报记者 雷 声摄

  9月20日15时10分,长征七号遥四运载火箭在海南文昌发射场腾空而起,成功将天舟三号货运飞船送入预定轨道,我国空间站在轨建造阶段第四次发射任务取得圆满成功。

  中秋节前,“天宫”刚送走神舟十二号载人飞船,又迎来了新访客。9月20日22时08分,天舟三号货运飞船与天和核心舱及天舟二号组合体完成交会对接,“太空快递”再次稳稳送达。

  把天舟三号送上太空的,是天舟货运飞船的“老搭档”长征七号火箭

  天舟货运飞船是我国空间站工程的重要组成部分。航天员要在我国空间站长期驻守,吃、穿、用乃至呼吸所需的物资,都要由货运飞船及时送到空间站。同时,空间站维持正确轨道所需的燃料也靠货运飞船送。货运飞船还承担着下行废弃物的职能。

  天舟三号此行也不例外。天舟三号任务是我国空间站关键技术验证及建造阶段的第二次货物运输应用性飞行,货运飞船为满载状态,发射重量约12吨,运载了可支持3名航天员6个月的在轨驻留物资、空间站备份设备、空间科学载荷等货物,在轨寿命不小于1年。停靠期间,它还具备并网供电能力,能为空间站提供供电支持,供电能力不小于2700瓦。

  这次把天舟三号送上太空的,依然是天舟货运飞船的“老搭档”——长征七号火箭。作为我国新一代中型运载火箭,这型火箭自首飞以来共执行3次天舟系列货运飞船发射任务。

  长征七号火箭的优点很多。它是我国第一型“数字火箭”,采用全数字化手段研制,使用了无毒无污染的液氧煤油推进剂,更加科学环保,还能防风防水防盐雾。

  专家举例,每年8月至11月,海南文昌发射场会受到强热带风暴和台风的影响,气候潮湿、降水量大,且临海地带的风速会随着距地面高度增加而越来越大。

  “火箭研制之初,就立下了防水的目标。这个水不仅指雨水,还有加注后箭体表面的冷凝水等。”航天科技集团一院总体部设计人员卢松涛介绍,防水功能尽量通过结构设计实现,例如在部段对接处加装密封条、在细小孔径和缝隙涂硅橡胶、在分离面设计密封块……现在的长征七号火箭在中雨条件下都可以发射。为了提升火箭的抗风能力,科研人员还给长征七号装上了“防风减载装置”,即使遇到8级大风的天气,长征七号依旧可以转场,抗风能力超过其他现役火箭。

  天舟三号任务是我国空间站建造承前启后的关键之战。为了确保万无一失,在经历了长征七号遥三火箭两次推迟发射后,型号队伍进一步提高了质量和风险意识。据航天科技集团一院长七火箭发射队01指挥邵业涛介绍,本次任务中,围绕火箭整体,型号队伍共进行30余项技术状态更改,精益求精。

  天舟三号装载的货包数量比天舟二号增加了25%

  天舟三号“肚子”里这回藏了什么宝?

  航天科技集团五院天舟三号货运飞船总指挥冯永介绍,天舟三号携带的货物主要包括航天员生活物资、航天饮水、气体补给、卫生用品、应急储备物资、出舱消耗品、维修备件和实验载荷等,与天舟二号基本一致。

  人首先离不开空气。为了让航天员在空间站里也有适宜的大气环境,科研人员准备了“气瓶”,这种气瓶由特种复合材料制成,可以充至300倍大气压力,这样充1瓶氧气能供航天员很长时间使用。

  其次,在轨驻留时间长达6个月,人体对水资源将有更大的需求。据航天科技集团五院货运飞船系统总体主管设计师王冉介绍,天舟三号这次带了多组水箱,用于航天员饮水和使用。这些水箱均采用了轻质、柔软材料制成的“水囊”包装,不仅可以保证饮水安全,还可以在饮水用尽后更好地收纳。

  尿处理技术是国际航天领域公认的难题之一,为了更好实现水资源的循环利用,我国研发了一套特色的再生生保技术。此前由航天科工集团二院206所研制的载人空间站生保环控尿处理子系统已在天和核心舱上稳定运行。这次天舟三号任务,搭载了尿处理子系统所需的钙去除组件、尿过滤器组件和蒸馏废气处理装置等多项配件,为航天员长期驻留太空、提高物质闭合度、降低资源补给提供稳固保障。

  这次也不例外,天舟三号需要把航天员的舱外航天服带上去。为了上行运输好这套重达90多公斤的装备,货运飞船系统专门设计了舱外服支架,保证其运输过程中不会损坏“一针一线”。这些衣服未来将为航天员提供太空中生存所需的氧气、调温、辐射防护等。

  从支撑航天员太空生活3个月到6个月,时间整整翻一倍的在轨驻留,会给负责运货的天舟三号带来哪些变化呢?

  专家介绍,在充分继承天舟二号货运飞船研制和飞行成果基础上,天舟三号货运飞船整体开展了系统优化设计,简化了平台配置,提高了运输效率,元器件也更加自主可控。最明显的是,天舟三号在货物装载方面进行了持续优化和改进。

  航天科技集团五院天舟三号货运飞船系统总体主任设计师杨胜介绍:“相比天舟二号,天舟三号货物装载的密度更大了,货物在发射场安装的效率更高了。而且,为了满足航天员6个月的需求,天舟三号的整船装载能力更高,装载的货包数量比天舟二号货运飞船装载的数量增加了25%。经过优化设计,货格的‘外墙面’会更加舒适、美观。”

  天舟三号和天舟二号这两艘货运飞船同时停靠在天和核心舱上

  为了保证“太空快递”稳稳送达,工程各单位都付出了辛勤的努力和汗水。

  文昌航天发射场统一归西昌卫星发射中心管理。据西昌卫星发射中心总工程师钟文安介绍,文昌航天发射场进行了大量周密的准备,特别是此次任务正值台风季,又在下午发射,发射场组织各系统制定了台风天气应对策略、午后发射整流罩环境保障策略、发射日应对雷雨天气等25个方案预案,确保发射预案的细化和完善,科学应对各种不利因素。

  在长征七号火箭点火后的数分钟内,雷达屏幕上一个小点跳动闪烁,画出线条,记录着天舟三号正在平稳奔向大气层。发挥作用的正是两部固定式脉冲测量雷达,它们由航天科工集团二院23所研制,用于运载火箭发射上升段的外弹道测量,能为发射场指控中心实时提供火箭距离、方位、俯仰等精确坐标信息和径向速度数据,一旦火箭飞行出现偏移轨道的状况,即刻就能发现。

  太阳电池阵就像是航天器的飞行“翅膀”,张开以后,能为航天器提供充沛的能量。为了支撑天舟三号的“大体格”,中国电科集团采用了国内独创的半刚性太阳电池阵技术,既能提高性能,还能降低太阳电池阵的工作温度,推动航天器安全稳定地“一飞冲天”。

  当“太空快递”安全送达“天宫”后,天舟三号和天舟二号这两艘货运飞船同时停靠在天和核心舱上。其实,早在天舟三号发射前,天舟二号就已经绕飞至核心舱前向对接口对接停靠,为自家兄弟腾好了地方。天舟三号一来,就停靠在了核心舱后向对接口,还会在停靠期间按计划开展多项在轨试验。

  根据空间站在轨建造任务规划,今明两年我国共实施11次飞行任务,包括3次空间站舱段发射,4次货运飞船发射及4次载人飞船发射。

  下一次任务,马上迎来神舟十三号载人飞船的发射。届时,神舟十三号的3名航天员将于太空在轨驻留6个月,创造我国航天史上的新纪录。

  皓月千里、星河璀璨,“天和”“天舟”相偎做伴,静待与“神舟”团圆。


  《 人民日报 》( 2021年09月21日 02 版)

(责编:胡永秋、杨光宇)

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