空间站的“货运专列”--揭秘天舟二号货运飞船

 

 

      空间站天和核心舱迎来第一位“访客”.5月29日晚间，由中国航天科技集团五院抓总研制的天舟二号货运飞船在海南文昌发射场成功发射，并在约8小时后，与天和核心舱顺利实现快速交会对接。

 

 

      与神舟载人飞船不同，天舟货运飞船只运货、不送人。这辆“货运专列”运力有多强？带去了什么物资？快速交会对接如何实现？

 

 

      天舟二号运货能力有多强？

 

 

      “目前世界上最大运载能力超过5吨的现役货运飞船只有两型，中国的天舟就是其中之一，天舟货运飞船的运载能力处于国际领先水平。”中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总体副主任设计师雷剑宇说。

 

 

      据悉，天舟货运飞船由货物舱和推进舱两舱组成，采用型谱化、模块化设计思想开展平台构型和布局设计，发射重量13.5吨，运货能力6.9吨。

 

 

      中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总设计师白明生介绍，为了打造出货物上行效率高、综合任务能力强的货运飞船，研制团队提出了货物装载/结构/热控一体化设计、高效率能量传输及立体信息网络互联技术方案，解决了多功能要求下平台轻量化设计难题。

 

 

      与此同时，尽管携带大量货物，但所有货物摆放十分规律。天舟二号的货架看似与普通货架无异，但所有的细节和构型都经过科学分析，中间留出通道，航天员可在货架中顺畅通行，拿取货物。

 

 

      天舟二号给天和核心舱带去了什么？

 

 

      未来搭载神舟载人飞船来到天和核心舱的航天员们，将在这所太空之家生活几个月到半年，因此天舟二号送去的“快递”里，首先就有各种生活物资，以方便他们在太空的“衣、食、住、行”和工作。

 

 

      值得一提的是，其中的航天食品具有明显的中式特色。食物不仅有主副之分，讲究荤素搭配，更有独特的风味，甚至鱼香肉丝、宫保鸡丁等。

 

 

      除了生活物资外，天舟二号还带去了推进剂。在对接期间，天舟二号将为天和核心舱进行燃料加注与姿态控制。

 

 

      此外，天舟二号还将带去实验设备、实验资料等物资，等到神舟飞船将航天员送至天和核心舱，再由航天员在轨取出并安装。

 

 

      中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船系统主任设计师杨胜介绍，空间站将地面的物流管理技术也应用其中，航天员通过扫描二维码的方式，便能获得货物的位置信息和产品信息。系统还能对产品信息的库存数量做到动态掌控，把空间站货物一分一厘的变化都记录下来，从而确保航天员的工作生活更加轻松便捷。

 

 

      快速交会对接如何实现？

 

 

      “以往飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要大约2到3天时间，过程中还需要大量的人工参与。而此次天舟二号与天和核心舱对接，整个过程历时约8小时，不用地面干预，就像无人驾驶汽车一样。”中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船副总设计师党蓉说。

 

 

      快速交会对接不仅可以缩短航天员在飞船狭小空间中滞留的时间，也可以保证一些“时鲜货”--比如生物制剂等尽快送达空间站。如果空间站等航天器突遇紧急情况，快速交会对接可以迅速做出反应，向空间站提供各种急需的物资或救助被困的航天员。

 

 

      为了此次快速交会对接，研制团队突破了航天器自主导航测轨、定轨、自主快速制导等技术，将复杂的算法和远距离导引技术工程化，把原来远距离导引段需要地面干预的工作交由航天器的星上计算机自主运行，为快速交会对接顺利实施做好各种准备。

 

 

      为了适应天和核心舱22吨级对接目标及未来空间站180吨的对接任务，让货运飞船的主动对接机构与核心舱的被动对接机构“温柔”地“吻”上去，中国航天科技集团八院805所设计师对第一代对接机构进行升级改进，创新性地提出了可控阻尼的控制思路，来缓冲大吨位航天器对接过程中产生的撞击能量。

 

 

      在经过500多次仿真分析和300多次地面试验后，设计师充分验证了阻尼器的各项功能和性能指标，使原本8吨的对接能力提升到74吨，乃至180吨，大大提升了大型航天器对接的可靠性和安全性。