中國空間站全面建造階段揭幕之戰五大看點｜視點深度

　　5月10日淩晨,天舟四號貨運飛船在位於海南文昌的中國文昌航太發射場由長征七號遙五運載火箭成功發射。在歷經數小時的飛行後,天舟四號順利完成與空間站核心艙後向對接。

　　這是2022年中國空間站建造任務的首次發射,標誌著中國空間站正式開啟全面建造。

　　看點一:天舟四號肩負什麼重要使命?

　　天舟四號任務是中國空間站開啟建造階段的揭幕之戰,也是全面完成中國空間站建設、實現載人航太工程“三步走”戰略目標的關鍵之戰,將為穩步推進我國空間站工程任務、打造國家太空實驗室奠定堅實基礎。

　　航太科技集團五院天舟貨運飛船系統主任設計師楊勝介紹,作為空間站的地面後勤補給航太器,天舟貨運飛船採用型譜化方案,設計了滿足不同貨物運輸需求的全密封、半密封半開放、全開放3種貨物艙模組,與通用推進艙模組組合形成全密封貨運飛船、半密封半開放貨運飛船和全開放貨運飛船3種型譜。

　　“天舟四號貨運飛船為全密封貨運飛船,是現役貨物運輸能力最大、在軌支援能力最全面的貨運飛船。”楊勝説,它承擔著為神舟十四號乘組提供物資保障、空間站在軌運營支援和開展空間科學實驗的使命,停靠空間站期間將實施貨物補給、推進劑補加。

　　看點二:為空間站帶去哪些“大禮包”?

　　為保障各項任務順利完成,天舟四號攜帶了哪些“大禮包”?楊勝介紹,此次任務中,天舟四號裝載了航太員系統、空間站系統、空間應用領域、貨運飛船系統共計200余件(套)貨物,其中包括貨包貨物和直接安裝貨物,攜帶補加推進劑約750千克,上行物資總重約6000千克,將為神舟十四號乘組3人6個月在軌駐留、空間站組裝建造、開展空間科學實驗等提供物資保障。

　　為保證貨物安全快遞到“太空之家”,天舟四號採用貨包、支架、貯箱等多種貨物裝載方式,貨物種類、數量可根據空間站需求動態配置。同時,還具備承擔空間站姿態軌道控制、並網供電以及空間站遙測、數據傳輸支援、空間科學實驗等任務的支援能力。

　　值得注意的是,天舟四號有更為人性化的設計——根據航太員乘組的在軌使用意見,為了搜尋貨物更加方便和直觀,天舟四號通過標簽和提手的色彩設計,增加了貨包色彩標識;為方便航太員在軌操作,天舟四號開始為適配板和對應貨架增設搭扣帶,實現便捷防漂;為便於收納存儲,對貨包內的緩沖泡沫進行分塊小型化優化設計,並增加氣柱緩衝方案以減重。

　　看點三:如何“萬里穿針”精準實現“太空之吻”?

　　要在茫茫太空中將“時鮮貨”送達,天舟四號需“萬里穿針”,與空間站精準、安全、可靠對接,實現“太空之吻”,這對貨運飛船的對接機構是一場考驗。

　　承擔對接機構分系統研製的航太科技集團八院相關設計師介紹説,我國空間站的建造猶如“搭積木”,而連接起各個艙段的“關節”正是對接機構。在對接機構設計之初,設計師就充分考慮到了未來空間站建造需要適應8到180噸各種噸位、各種方式的對接。

　　對接過程中産生的巨大對接能量,給對接機構的緩衝耗能能力提出了更高要求。為了讓兩個重量級的航太器在對接時可以“輕盈優雅”,設計師們通過大量的技術攻關和方案論證,系統性地提出了可控阻尼的控制思路,通過緩衝等措施,既不影響捕獲性能,又可以抵消撞擊的能量,突破了這項關鍵技術。

　　看點四:長征七號運載火箭有何變化?

　　長征七號運載火箭與天舟貨運飛船已是一對“老友”。航太科技集團一院長征七號運載火箭總體主任設計師邵業濤介紹,本次是長征七號運載火箭與天舟貨運飛船第四次攜手奔赴太空,“太空快遞小哥”與它的乘客已十分默契,火箭總體技術狀態也趨於穩定。

　　為滿足未來空間站的運營需求,由航太科技集團一院抓總研製的長征七號遙五運載火箭對發射前的流程進行了優化,將測試、發射週期減少4天,由原來的31天縮減到27天,這也是長征七號運載火箭首次在一個月內完成測試、發射。

　　本次任務中,火箭共有發射前流程優化和可靠性提升等17項技術狀態變化。航太科技集團一院長征七號運載火箭總指揮孟剛介紹,將火箭測試、發射週期減少4天是長征七號遙五運載火箭的一項重大流程改進任務,這不僅挑戰著火箭的綜合性能,也考驗著發射隊員在高強度工作環境下的應變能力,火箭的各個分系統必須同時開展流程優化工作才能達到最終目標。

　　看點五:何時完成空間站在軌建造?

　　根據任務安排,發射天舟四號貨運飛船後,6月將發射神舟十四號載人飛船,7月發射空間站問天實驗艙,10月發射空間站夢天實驗艙,空間站的三個艙段將形成“T”字基本構型,完成中國空間站的在軌建造。之後還將實施天舟五號貨運飛船和神舟十五號載人飛船發射任務。

　　據介紹,神舟十四號和神舟十五號兩個乘組均由三名航太員組成,都將在軌飛行6個月,並將首次實現在軌乘組輪換,實現不間斷有人駐留。兩個乘組6名航太員將共同在軌駐留5到10天。

　　“今年完成空間站在軌建造以後,工程將轉入為期10年以上的應用與發展階段。初步計劃是每年發射兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。航太員要長期在軌駐留,開展空間科學實驗和技術試驗,並對空間站進行照料和維護。”中國載人航太工程辦公室主任郝淳説。

　　此外,為進一步提升工程的綜合能力和技術水準,我國還將研製新一代載人運載火箭和新一代載人飛船。其中,新一代載人運載火箭和新一代載人飛船的返回艙都可以實現重復使用;新一代載人飛船綜合能力也將得到大幅提升,可以搭載7名航太員。另外,還將開展更大規模的空間研究實驗和新技術試驗。

　　“載人航太工程是一項‘既高大上,又要接地氣’的偉大事業。”郝淳表示,未來,中國空間站還將開展空間生命科學、空間材料科學、航太醫學等一大批科學實驗和新技術驗證,有望在科學探索和應用研究上取得重大成果和突破。同時,這些技術會更多地進行轉化,服務於社會經濟發展和國計民生。