天舟六號貨運飛船裝載了神舟十六號和神舟十七號6名航太員在軌駐留消耗品、推進劑、應用實(試)驗裝置等物資。為提高貨物運輸能力,本次任務天舟六號貨運飛船進行了優化改進,將貨運飛船發射需求由1年2次優化為2年3次,有效降低了運輸成本。此外,飛船還搭載了大連理工大學試驗衛星等項目。這次任務是長征系列運載火箭的第472次飛行。
作為空間站的地面後勤補給航太器,天舟貨運飛船承擔了補給空間站推進劑、運送航太員生活物資等多重使命。有了貨運飛船,人類長期駐留太空才成為可能。本次任務中,天舟六號貨運飛船裝載了200余件貨包,運輸物資總重約5.8噸,包括航太員在軌消耗品、推進劑以及多項應用實(試)驗裝置等。
作為新一批貨運飛船的首發船,天舟六號也是後續任務的範本。從天舟六號貨運飛船開始,技術團隊針對後續任務需求,對飛船進行了系統升級,如天舟六號飛船的貨物艙有較大改進,貨物運輸能力大幅提升,這意味著飛船為航太員送去的物資可以支撐更長時間。
在此次任務中,天舟六號貨運飛船將以天基測控為主實施在軌飛行控制。天線網路作為“神經中樞”,將主要完成飛船測控指令信號的上傳下達。在空間站任務中,“神經中樞”的高可靠性將為任務順利完成提供重要保障。
“天舟六號”是世界現役貨運飛船中貨物運輸能力最大的,這離不開它的“有容乃大”。 這裡的“有容乃大”有兩個層面的意思:一是“擴容”的貨物艙,二乃其背後默默“謙讓”的推進艙。
為了讓“天舟六號”實現“宰相肚裏能撐船”,達到貨物運輸能力的世界最大,推進艙縮小了自己的“地盤”,讓給貨物艙進行“擴容”。“天舟六號”是改進型全密封貨運飛船。由於非密封艙只能放儀器設備,密封艙才能放貨物,研製人員將“天舟六號”貨物艙的後錐段由非密封艙改為密封艙,讓貨物艙有了更大的“貨架”。相應地,原來位於貨物艙後錐段的28台(套)儀器設備被移至下方的推進艙。
萬里行“舟”,除了要有“肚量”,還得“摳”細節。作為天舟六號貨運飛船推進艙的抓總研製單位,中國航太科技集團有限公司八院805所在推進艙外形尺寸不變的前提下,對推進艙內外設備進行了重新設計佈局,團隊利用前期五艘天舟系列貨運飛船的試驗成果,採用數字化手段優化研製流程,進行“騰籠換鳥”,為貨物艙釋放珍貴的裝載空間。
具體而言,天舟六號貨運飛船的推進艙分為兩部分,上半部分主要是儀器設備區,內設一層儀器圓盤用於安裝各類電子設備;下半部分是推進設備區,安裝著燃料貯箱、氣瓶等推進模組。 貨物艙後錐段的儀器設備進行下移後,推進艙儀器設備區內的儀器圓盤變得“一座難求”。研製團隊選擇“螺螄殼裏做道場”,對現有儀器圓盤的安裝位置進行重新調整,並重新設計儀器圓盤的整體結構,從而練就其“大容量”。經過多輪設計及試驗驗證,團隊最終把增加的28台(套)設備儀器成功安裝到推進艙的一層儀器圓盤上。
“天舟快遞”配送到“家”,長征七號遙七運載火箭和天舟六號貨運飛船,這對“黃金搭檔”功不可沒。雖然它們的“前輩”有過多次默契合作,但面對新任務,挑戰依然存在。在浩瀚太空完成交會對接就像穿針引線,但凡有一點誤差,都可能讓對接的兩個航太器擦肩而過,這就要求運載火箭“零窗口”發射。
為了確保萬無一失,工作人員持續跟蹤火箭及發射場設備設施狀態,密切跟蹤技術狀態變化,高度關注發射日工作、低溫推進劑保障、任務期間防颱風等問題,確保技術狀態識別細緻充分。
作為中國第一型新一代高可靠、高安全的中型運載火箭,長七火箭入軌精度是現役運載火箭中最高的,偏差不超過4秒,在發射天舟五號貨運飛船的任務中助力飛船創造了兩小時自主快速交會對接的世界紀錄。作為中國新一代中型運載火箭的基本型,科研團隊在長七火箭基礎上衍生出長征七號A、長征八號等多型運載火箭。
在取得連續成功的同時,長七火箭研製隊伍也在持續優化火箭設計和發射場測發流程。火箭院長七火箭總體主任設計師邵業濤表示,在測發流程方面,本次任務優化了地面測控軟體,並進行了單機、系統和全箭驗證,測發流程可靠性得到進一步提升。同時,經過流程優化,發射場測發時間從27天縮短到了25天。
目前,長七火箭主要承擔天舟貨運飛船發射任務,是搭建“天地運輸走廊”的“貨運專列”,以每年1到2次的發射頻率為中國空間站正常運轉提供物資保障。後續,長七火箭在滿足空間站貨運任務的同時,還將搭載遠征上面級實現太陽同步軌道9.5噸的運載能力,積極拓展中低軌衛星發射市場。
與此同時,通過一系列舉措,文昌航太發射場實現了將建設進度提速、建設過程規範和裝備品質受控等成果,深度融入陣地一線和機房指揮部,也為空間站階段一次次發射任務勝利,提供了強勁支撐。
為了迎接天舟六號到來,神舟十五號飛行乘組航太員最近有些忙。他們對天舟五號上剩餘貨物進行整理,一部分貨物留在空間站,其餘消耗品放置在天舟五號裏,等再入大氣層時一併燒蝕銷毀。一切準備就緒後,航太員便等待簽收地球發來的新“快遞”。
然而,在太空中簽收“快遞”,不像地球上簽收那麼簡單,需要天地一體密切配合,才能確保簽收成功。眾所週知,空間交會對接是載人航太活動的三大基本技術之一,複雜度高、精準度高,被形象地稱為“萬里穿針”。目前,我國交會對接技術日趨成熟,優勢明顯——
執行效率高。天和核心艙作為空間站的基礎艙,空間站建造過程都需要在天和核心艙上進行。天和核心艙配備了多個對介面和停泊口,停泊口對接的是問天實驗艙和夢天實驗艙,而對介面用於對接貨運飛船和載人飛船。此次,天舟六號交會對接的是天和核心艙的後向端口。對接後向端口的優勢,在於航太員搬運物資過程將更加方便、高效。
對接更穩妥。從天舟一號到天舟四號,貨運飛船都是在“太空家園”無人狀態下交會對接的,所以只能選擇自動模式。天舟五號飛行任務有所不同,空間站開始在有人狀態下迎接貨運飛船,這意味著飛船在自動交會對接過程遇到故障時,可以切換到手動模式,由空間站裏的航太員手動操作飛船完成交會對接。此次,天舟六號採取自動交會對接,並配備了手動模式,這兩種模式互為備份、更為穩妥。
盼望著,盼望著,天舟六號貨運飛船終於來了!
中國空間站裏,3名航太員格外興奮。作為今年中國載人航太唯一一次貨運飛船發射,天舟六號為未來神舟十六號和神舟十七號兩個飛行乘組送去更多補給物資。被稱為“加強版貨運飛船”的天舟六號,實力硬核、貨物滿滿!
來源:新華社、中新網、解放軍報、中國軍網、國防時報等綜合