兵馬未動(dòng)，糧草先行。不久前，天舟五號貨運(yùn)飛船成功對接于空間站天和核心艙后向端口，轉(zhuǎn)入組合體飛行段，中國航天員首次在空間站迎接貨運(yùn)飛船來訪。隨著空間站建成在即，空間站的天地貨物運(yùn)輸也將進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)營模式。
創(chuàng)造最快交會(huì)對接紀(jì)錄
天舟五號首次實(shí)現(xiàn)了在空間站有人駐留情況下的交會(huì)對接。這也是天舟貨運(yùn)飛船首次采用2小時(shí)自主快速交會(huì)對接模式。
快，是“天舟快遞”最大的特點(diǎn)之一。2021年以來，天舟二號、天舟三號、天舟四號相繼與天和核心艙交會(huì)對接，中國自主快速交會(huì)對接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)進(jìn)步。如今，2個(gè)小時(shí)的“交貨”時(shí)間，創(chuàng)造了航天器最快交會(huì)對接的世界紀(jì)錄。
據(jù)專家介紹，與此前6.5小時(shí)的快速交會(huì)對接相比，天舟五號主要進(jìn)行了兩方面的方案優(yōu)化和調(diào)整：一是將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過程中的多圈次飛行壓縮為半圈，將多次變軌壓縮為兩次綜合機(jī)動(dòng)，由約4個(gè)小時(shí)減少到約1個(gè)小時(shí)；二是在近距離自主控制段減少了多個(gè)停泊點(diǎn)，通過“少停站”的方式將該階段從2個(gè)多小時(shí)縮短為約40分鐘。
快速交會(huì)對接技術(shù)的突破，對中國空間站的長期在軌運(yùn)營具有重大現(xiàn)實(shí)意義。一方面，運(yùn)輸時(shí)長的縮短使運(yùn)輸特殊鮮活試驗(yàn)品成為可能，而且能夠極大增強(qiáng)太空緊急救援能力。另一方面，如果將該技術(shù)應(yīng)用于神舟載人飛船，就能讓航天員更快地進(jìn)入空間站。
在未來，2小時(shí)“送貨”也并非天舟貨運(yùn)飛船的唯一選擇。飛船的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)可根據(jù)火箭入軌情況，自主選擇不同時(shí)長的交會(huì)對接模式。除了目前最快的2小時(shí)方案外，還可以選擇3小時(shí)、5小時(shí)和6.5小時(shí)方案等。
交會(huì)對接模式多樣化
天舟貨運(yùn)飛船是世界現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運(yùn)飛船。此次天舟五號的上行物資約6.7噸，裝載了神舟十五號3名航天員6個(gè)月的在軌駐留消耗品、推進(jìn)劑、應(yīng)用實(shí)(試)驗(yàn)裝置等物資。
準(zhǔn)，是“天舟快遞”最大的考驗(yàn)之一。專家表示，隨著空間站構(gòu)型從“一”字到“L”再到“T”字構(gòu)型的不斷改變，空間站組合體的體量也在不斷變化，這給天舟飛船的對接機(jī)構(gòu)帶來了很多新考驗(yàn)。
此次天舟五號貨運(yùn)飛船裝載了8個(gè)貯箱，搭載了用于開展空間實(shí)驗(yàn)的3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)、5臺載荷設(shè)備，還增加了兩個(gè)細(xì)胞試驗(yàn)單元的安裝。其中，飛船上搭載了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷，計(jì)劃開展中國首次燃料電池空間在軌試驗(yàn)，推動(dòng)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。
載貨量巨大的天舟飛船首次與空間站“T”字構(gòu)型組合體對接，對接目標(biāo)達(dá)80噸量級，證明了貨運(yùn)飛船對接機(jī)構(gòu)對大噸位目標(biāo)的適應(yīng)性。這標(biāo)志著我國的自主定軌技術(shù)精度更高，姿態(tài)軌道控制精度更高，綜合制導(dǎo)技術(shù)水平更高，飛控流程更加優(yōu)化，也標(biāo)志著交會(huì)對接模式更加多樣化、功能更加豐富，適應(yīng)能力更強(qiáng)。
貨物運(yùn)輸能力更強(qiáng)
目前，中國空間站建造已進(jìn)入收官階段。不久前，神舟十四號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲圓滿完成了空間站“T”字構(gòu)型組裝完成后的首次出艙活動(dòng)。很快，神舟十五號乘組將與神舟十四號乘組在太空“會(huì)師”。屆時(shí)，中國空間站將首次有6名航天員在軌駐留。天舟五號的物資也將為在軌交接后的神十五航天員提供后續(xù)半年最充分、最踏實(shí)的保障。
大，是“天舟快遞”未來的發(fā)展方向之一。
航天科技集團(tuán)五院天舟貨運(yùn)飛船總設(shè)計(jì)師白明生介紹，從天舟六號開始，貨運(yùn)飛船會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)升級，如對貨物艙進(jìn)行比較大的改進(jìn)，大幅度增強(qiáng)密封艙的貨物運(yùn)輸能力等。升級后，“天舟快遞”給航天員提供的物資將可以支撐更長的時(shí)間。
“更快的交會(huì)對接速度、更大的載重比、更大的貨物運(yùn)輸能力是我們永遠(yuǎn)的追求?！焙教炜萍技瘓F(tuán)五院天舟貨運(yùn)飛船總指揮馮永說。
作為空間站的地面后勤補(bǔ)給航天器，天舟貨運(yùn)飛船采用型譜化方案，設(shè)計(jì)了滿足不同貨物運(yùn)輸需求的全密封、半密封、全開放3個(gè)貨物艙模塊，與通用推進(jìn)艙模塊組合形成全密封貨運(yùn)飛船、半密封貨運(yùn)飛船和全開放貨運(yùn)飛船3種型譜。馮永表示，未來如有大的備品備件需要送到空間站中，半密封貨船或全開放的貨船將把大件物資“搬上去”。
劉 峣
