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重磅|“天舟一號”發射成功!“訂單”已發往“天宮二號”

阿盟說

以後阿盟住在火星也不怕不能網購啦,支持火星包郵!

先和阿盟一起來看看,國產第一單“太空快遞”。

撰文:王曄

責編:魏玲海

審校:鄭永春

如果說“天宮二號”是我國建造的“太空旅館”,

“神舟”飛船是“載客大巴”,那麼“天舟一號”就是為旅館和旅客運送物資給養的“太空快遞員”。“天舟一號”是我國自主研製的第一艘貨運飛船,也是中國載人航太工程空間實驗室階段的收官之戰。

2017年4月20日17時41分,伴隨著震耳欲聾的轟鳴,“長征七號”托舉著“天舟一號”在海天之間劃出一道絢麗的軌跡飛向太空,首單國產“太空快遞”正式發貨!

搭載 “天舟一號”的“長征七號”點火升空(直播截圖)

“天舟一號”是個大塊頭

“天舟一號”是伴隨我國航太技術的發展需要而出現的,它的主要任務是為“天宮二號”以及未來空間站運輸物資和給養。“天舟一號”採用兩艙構型,能夠獨立飛行3個月,是我國目前體積最大,品質最大的單體航天器。

“天舟一號”的“身高、體重”

貨物艙和推進艙總長10.6米

艙體最大直徑3.35米

貨倉體積15立方米

太陽帆板展開後最大寬度14.9米

起飛重量約13噸

物資上行能力約6.5噸

推進劑補加能力約為2噸

“天舟一號”是目前世界上運載效率最高的飛船之一

“天舟一號”的載貨比(貨物重量占飛船總重的比例)高達0.48,

是目前世界上運載效率最高的飛船之一。這次“太空快遞”的物品包括:各種太空實驗設備和維持天宮二號運行的各種補給,以及部分科研儀器。這些貨物將會被分門別類打包,並放置在不同的貨物隔斷裡。

“天舟一號”與世界主要貨運飛船載貨比

貨運飛船名稱載貨比中國“天舟一號”貨運飛船0.48歐洲自動轉移飛行器0.39日本HTV“鸛”號貨運飛船0.36美國SpaceX公司“龍”飛船0.44俄羅斯“進步”號貨運飛船0.37“天舟一號”有三種不同的運輸工作模式

“天舟一號”作為貨運飛船,

根據不同的需要,具有三種不同的運輸工作模式:fully pressurized(大意:全加壓式),semi-pressurized(大意:半加壓式)和fully unpressurized(大意:非加壓式)。“全加壓式”是“天舟一號”的基本工作模式,在這一工作模式下,飛船可以實現滿載6.5噸,運載效率達到最高。而“半加壓式”或“非加壓式”工作模式,則是針對部分設備、精密儀器無法承受高壓運輸的情況時所採用的。

“天舟一號”三種工作模式

(左起依次為fully pressurized,semi-pressurized和fully unpressurized)

“天舟一號”將全力為“天宮二號”“加油”

除了貨物運輸外,“天舟一號”最為重要的任務就是與“天宮二號”實現交會對接,驗證推進劑在軌補加技術,這項技術是我國未來建設空間站的關鍵技術之一。

一般的載人飛船與空間站的對接機構僅包括電氣、資料介面兩種連接,而此次“天舟一號”則多出了用於輸送推進劑和氧化劑的兩種連接,燃料補加共有三十多個步驟,操作相當複雜。值得一提的是,“天舟一號”全新設計的兩個獨立推進劑儲存系統,不僅為“天宮二號”攜帶一箱推進劑,其用於自身控制的推進劑也可以在不需要時“轉讓”給“天宮二號”使用。

而此次“天舟一號”’與“天宮二號”的對接過程與“神舟十一號”有所不同,神舟飛船完成對接全過程持續2天左右。而“天舟一號”的設計是3到5天完成對接,因為不載人,所以不必考慮節省時間,推進劑節省得越多,可用於補加的也就越多。

“天舟一號”將與“天宮二號”進行三次對接

按照計畫,今年內“天舟一號”將與“天宮二號”進行三次對接。

第一次對接發生在“天舟一號”發射入軌的兩天后,對接完成的“天舟一號”與“天宮二號”組合體將進行兩個月的飛行。在此期間,“天舟一號”會不間斷進行飛行狀態檢查,對組合體飛行器進行姿態、軌道控制,並進行推進劑補加實驗。

“天舟一號”推進劑補加系統示意圖

“天舟一號”推進劑和氧化劑的連接機構

完成第一次交會對接相關任務後,“天舟一號”將與“天宮二號”第一次分離,並與之相對繞行,從另一側與“天宮二號”進行二次對接。完成繞飛試驗之後,兩個航天器將再次分離,各自獨立飛行3個月。在此期間,“天舟一號”的主要任務是進行一些空間搭載實驗專案。

在第二次分離的末期,“天舟一號”與“天宮二號”會進行最後一次對接,要求兩個航天器在六個小時的時間裡完成對接,從而驗證自主快速交會對接技術。該實驗成功後可廣泛用於載人飛船以及貨運飛船的對接過程,大大提高交會對接效率。完成所有既定任務後,“天舟一號”將受控離軌,隕落至預定安全海域,而“天宮二號”將留軌繼續開展其他拓展試驗和應用。

每一艘神舟飛船背後,有一個默默無聞的火箭

本次“天舟一號”發射任務由長征七號遙二運載火箭執行,這也是長征七號運載火箭的首次正式任務。長征七號分為兩級結構,捆綁四枚助推器,全長53.1米,起飛品質597噸,近地軌道運載能力13.5噸,是我國新一代中型運載火箭。

長征七號中型運載火箭

傳統燃料四氧化二氮與偏二甲肼組合有劇毒和易分解的缺點,相對于此,長征七號所採用的液氧煤油組合燃料更加安全可靠,加注後可停放24小時,能為成功發射爭取更多有利時間。總而言之,長征七號通過技術革新有效地降低了發射成本,大大提高了發射可靠性,能夠很好地承擔運載貨運飛船的常態化發射任務。

近年來我國航太事業大戲不斷、精彩紛呈。1999年神舟一號發射成功;2003年首個載人航太飛船神舟五號發射成功;2016年,我國完成了長征七號和長征五號運載火箭的首飛試驗,相繼發射了“天宮二號”空間實驗室和“神舟十一號”載人飛船,完成了太空人中期在軌駐留實驗;2017年,貨運飛船“天舟一號”成功發射,並將開展一系列關鍵技術的試驗。中國航太人正一步一個腳印,向著中國載人航太工程“三步走”戰略的終極目標奮勇前進!

燃料補加共有三十多個步驟,操作相當複雜。值得一提的是,“天舟一號”全新設計的兩個獨立推進劑儲存系統,不僅為“天宮二號”攜帶一箱推進劑,其用於自身控制的推進劑也可以在不需要時“轉讓”給“天宮二號”使用。

而此次“天舟一號”’與“天宮二號”的對接過程與“神舟十一號”有所不同,神舟飛船完成對接全過程持續2天左右。而“天舟一號”的設計是3到5天完成對接,因為不載人,所以不必考慮節省時間,推進劑節省得越多,可用於補加的也就越多。

“天舟一號”將與“天宮二號”進行三次對接

按照計畫,今年內“天舟一號”將與“天宮二號”進行三次對接。

第一次對接發生在“天舟一號”發射入軌的兩天后,對接完成的“天舟一號”與“天宮二號”組合體將進行兩個月的飛行。在此期間,“天舟一號”會不間斷進行飛行狀態檢查,對組合體飛行器進行姿態、軌道控制,並進行推進劑補加實驗。

“天舟一號”推進劑補加系統示意圖

“天舟一號”推進劑和氧化劑的連接機構

完成第一次交會對接相關任務後,“天舟一號”將與“天宮二號”第一次分離,並與之相對繞行,從另一側與“天宮二號”進行二次對接。完成繞飛試驗之後,兩個航天器將再次分離,各自獨立飛行3個月。在此期間,“天舟一號”的主要任務是進行一些空間搭載實驗專案。

在第二次分離的末期,“天舟一號”與“天宮二號”會進行最後一次對接,要求兩個航天器在六個小時的時間裡完成對接,從而驗證自主快速交會對接技術。該實驗成功後可廣泛用於載人飛船以及貨運飛船的對接過程,大大提高交會對接效率。完成所有既定任務後,“天舟一號”將受控離軌,隕落至預定安全海域,而“天宮二號”將留軌繼續開展其他拓展試驗和應用。

每一艘神舟飛船背後,有一個默默無聞的火箭

本次“天舟一號”發射任務由長征七號遙二運載火箭執行,這也是長征七號運載火箭的首次正式任務。長征七號分為兩級結構,捆綁四枚助推器,全長53.1米,起飛品質597噸,近地軌道運載能力13.5噸,是我國新一代中型運載火箭。

長征七號中型運載火箭

傳統燃料四氧化二氮與偏二甲肼組合有劇毒和易分解的缺點,相對于此,長征七號所採用的液氧煤油組合燃料更加安全可靠,加注後可停放24小時,能為成功發射爭取更多有利時間。總而言之,長征七號通過技術革新有效地降低了發射成本,大大提高了發射可靠性,能夠很好地承擔運載貨運飛船的常態化發射任務。

近年來我國航太事業大戲不斷、精彩紛呈。1999年神舟一號發射成功;2003年首個載人航太飛船神舟五號發射成功;2016年,我國完成了長征七號和長征五號運載火箭的首飛試驗,相繼發射了“天宮二號”空間實驗室和“神舟十一號”載人飛船,完成了太空人中期在軌駐留實驗;2017年,貨運飛船“天舟一號”成功發射,並將開展一系列關鍵技術的試驗。中國航太人正一步一個腳印,向著中國載人航太工程“三步走”戰略的終極目標奮勇前進!