天舟一號七大“獨門功夫”。

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　　點題

　　據(jù)中國載人航天工程辦公室消息,，經(jīng)空間實驗室飛行任務(wù)總指揮部研究決定，瞄準(zhǔn)4月20日19時41分發(fā)射天舟一號貨運飛船,。

　　這次飛行任務(wù)是我國天舟貨運飛船和長征七號運載火箭組成的空間站貨物運輸系統(tǒng)的首次實用性亮相,，將為我國空間站組裝建造和長期運營奠定重要技術(shù)基礎(chǔ)。

　　檔案

　　組成結(jié)構(gòu)

　　貨物艙

　　安裝貨物,、設(shè)備,；

　　內(nèi)部采用高校承載貨架設(shè)計，配備適應(yīng)多種貨物的貨包

　　推進艙

　　提供電力能源,、推進控制動力,、裝載推進劑；

　　配有36臺發(fā)動機,，保證飛船在軌飛行速度是子彈飛行速度8倍的情況下,，能實現(xiàn)“俯仰有度，動靜自如”,。

　　前瞻

　　準(zhǔn)備充分 瞄準(zhǔn)零窗口發(fā)射

　　天舟一號發(fā)射進入倒計時,，文昌航天發(fā)射場“01”號指揮員王光義接受新華社記者采訪時表示，發(fā)射場系統(tǒng)已做好充分準(zhǔn)備,，有能力有信心確�,！傲愦翱凇卑l(fā)射取得成功。

　　發(fā)射瞄準(zhǔn)“零窗口”

　　發(fā)射窗口,，是指適合運載火箭發(fā)射升空的時間范圍,。這個時間范圍是綜合考慮任務(wù)性質(zhì)、發(fā)射任務(wù)安排,、場區(qū)天氣狀況等多種因素確定的,，其長度和精度因任務(wù)不同而存在較大差異，有的以天計算,，有的以小時計算,，有的則以分秒計算,。

　　此前，文昌航天發(fā)射場執(zhí)行的長征七號,、長征五號運載火箭首飛任務(wù),，因為具有試驗性質(zhì)，都沒有采取“零窗口”發(fā)射,。

　　“天舟一號貨運飛船起飛時間精確到秒,，將是名副其實的 零窗口 發(fā)射�,！蓖豕饬x說,，這是根據(jù)天舟一號與天宮二號自動交會對接需求進行科學(xué)精確計算的結(jié)果。

　　目前,，天宮二號運行在300多公里高的近地軌道上,，速度約為7.9公里每秒�,；鸺�起飛時間每提前或推遲一秒,，自動交會對接的難度和風(fēng)險都會隨之增加。

　　“最嚴(yán)苛也是最理想的情況,，是火箭一秒不差準(zhǔn)時起飛,。”王光義說,，“零窗口”發(fā)射將確保飛船準(zhǔn)時準(zhǔn)點入軌,。

　　應(yīng)急處置預(yù)案已多次完善

　　為有效處置發(fā)射過程中可能出現(xiàn)的各種故障，發(fā)射場組織相應(yīng)系統(tǒng)進行專題研究,，針對每一種故障模式寫清故障判據(jù),、明確指揮協(xié)同口令、制定應(yīng)急處置措施,，并組織多次演練驗證,，積累了應(yīng)急處置經(jīng)驗。

　　發(fā)射任務(wù)準(zhǔn)備期間,，各分系統(tǒng)指揮員按設(shè)備按崗位進行全系統(tǒng)比對分析,，梳理出70多項狀態(tài)變化，改進地面設(shè)備20余處,，優(yōu)化測試流程10余項,。

　　“每研討一次，各系統(tǒng)的認(rèn)識就更深入一步,；每試驗一次,，大家的配合就更默契一些�,！蓖豕饬x說,。

　　多措并舉確保萬無一失

　　除了在應(yīng)急預(yù)案上做好充分準(zhǔn)備,，發(fā)射場還多措并舉，著重加強質(zhì)量管理,。

　　年初,，他們派出30余名骨干集中一個月時間參加火箭出廠測試，以便工作人員準(zhǔn)確掌握產(chǎn)品研制和質(zhì)量情況,，進一步吃透技術(shù)狀態(tài),，提高任務(wù)期間測試操作水平。

　　發(fā)射場還立足任務(wù)特點,，組織識別出56項技術(shù)狀態(tài)變化,，逐一分析影響，制定對策措施,；識別系統(tǒng)級風(fēng)險35項,，涵蓋崗位人員、設(shè)施設(shè)備,、文書軟件、環(huán)境場地和組織管理等方面,，制定150余條風(fēng)險預(yù)防措施,、近120條監(jiān)控措施，形成了一整套涵蓋人員,、產(chǎn)品,、設(shè)備的安全管理體系。

　　氣象系統(tǒng)根據(jù)海南近40年來的氣象數(shù)據(jù),，進行專題技術(shù)研究和氣候背景特征分析,，實施場區(qū)精細(xì)化預(yù)報，短時預(yù)報準(zhǔn)確率達到90％以上,，能夠提前1小時準(zhǔn)確預(yù)報,，為“零窗口”發(fā)射提供可靠的氣象條件支持。

　　成長之路

　　2011年 立項,；

　　2013年 貨運飛船被正式命名為“天舟”,；

　　2017年1月 通過出廠評審；

　　2017年2月 安全運抵海南文昌航天發(fā)射場,；

　　2017年4月 在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射,。

　　四大任務(wù)

　　與空間實驗室配合，驗證推進劑在軌補加技術(shù),；

　　全面考核貨運飛船功能和性能,；

　　在空間實驗室配合下，開展貨運飛船控制組合體,、繞飛至前向交會對接,、快速交會對接等試驗,；

　　支持開展空間應(yīng)用及技術(shù)試（實）驗。

　　身材揭秘

　　整船最大裝載狀況下重量：13噸

　　物資上行運載能力：超6噸

　　總長度：10.6米

　　太陽帆板展開后最大寬度：14.9米

　　艙體最大直徑：3.35米

　　任務(wù)

　　首單生意 給天宮二號運送超6噸貨物

　　記者從中國載人航天工程辦公室獲悉,，我國首艘貨運飛船天舟一號將裝載超過6噸的物資與設(shè)備飛向太空,。

　　天舟一號的主要任務(wù)是為天宮二號“送貨”。在這些貨物中,，除了維持天宮二號運行的各種補給外,，還有大量太空實驗設(shè)備和載荷。由于運載火箭的運載能力是固定的,，如果要運送更多的貨物,，就必須在保證飛船良好性能的同時，盡量減少“自重”,。

　　天舟一號的“腰部”是一個個連接框,。“為了使各部分牢固連接,，連接框一般都很厚實,。”天舟一號貨運飛船主任設(shè)計師王為介紹,，科研人員經(jīng)過多次試驗驗證,，通過數(shù)控加工仿真技術(shù)，將連接框設(shè)計成鏤空形式,，將非受力部分的“贅肉”精準(zhǔn)去除,，只保留結(jié)構(gòu)受力部分，相當(dāng)于為天舟一號進行了“抽脂”,，保證連接框在足夠結(jié)實的前提下重量減少50％左右,。

　　天舟一號的外部是一種壁板結(jié)構(gòu)，雖然設(shè)計厚度僅為3毫米左右,，但在科研人員看來仍有“減脂”的余地,。由于壁板面積很大，即使只去除A4紙那樣薄薄的一層,，整艙的重量也會下降不少,。“在不影響飛船性能的前提下,，我們通過嚴(yán)格控制加工溫度,、切削速度等參數(shù)，將壁板變薄,，使天舟一號的自重減輕了30公斤,。”王為告訴記者,，省下的這些重量,，又可以多運送好幾臺設(shè)備,。

　　為了使艙內(nèi)空間利用更加合理，進而裝載更多的貨物,，天舟一號的貨艙被自己的“骨骼”——貨架分割成了許多區(qū)域,。在貨架的設(shè)計上，科研人員選用了輕質(zhì)高強度材料,�,！柏浖苊姘濉眱x器板使用的是鋁合金蜂窩板，“貨架框架”立梁使用的是碳纖維材料,�,！敖�(jīng)過多次工藝攻關(guān)后，天舟一號的整體結(jié)構(gòu)變得又輕又強壯,，確保能將貨物完好無缺地送達天宮二號,。”王為說,。

　　鏈接

　　太空兄弟 世界各國貨運飛船

　　俄羅斯“進步”貨運飛船

　　俄羅斯“進步”貨運飛船是人類第一艘貨運飛船,，首艘飛船于1978年1月20日在拜科努爾航天中心發(fā)射�,！斑M步”貨運飛船為無人駕駛飛船,，由儀器艙和貨艙組成，貨艙容積6.6立方米,，可運送2.6噸各類貨物。燃料艙帶1噸燃料,，可自行飛行4天,。最新型“進步MS”系列飛船具有防護太空垃圾和微隕石的能力�,！斑M步”貨運飛船不可回收,，一般在完成補給任務(wù)后，航天員會將空間站上產(chǎn)生的各種生活垃圾和廢物填入飛船,，飛船隨后離軌自行銷毀,。

　　歐洲自動轉(zhuǎn)移飛行器

　　歐洲的貨運飛船為自動轉(zhuǎn)移飛行器，全長10米,，最大直徑為4.5米,，重量約10噸，其運貨能力可達7噸,。2008年至2014年,，自動轉(zhuǎn)移飛行器共發(fā)射5次，今后將不再發(fā)射,。目前,，歐洲航天局正研制可運送貨物返回地球的貨運飛船,，預(yù)計在2017年或2018年首飛。

　　美國“龍”飛船

　　“龍”飛船由美國太空探索公司研發(fā),，飛船帶有熱防護罩,，可在返回地球時耐受極高溫安全降落，實現(xiàn)回收并重復(fù)使用,，這使得“龍”飛船成為第一種具備大量貨物下行能力的貨運飛船,。“龍”飛船長5.9米,，最大直徑3.6米,，自重4.2噸，其運送載荷最大質(zhì)量6噸,，返回載荷最大質(zhì)量3噸,。迄今，“龍”飛船為國際空間站執(zhí)行11次貨運任務(wù),，成功10次,。

　　日本HTV貨運飛船

　　日本的HTV貨運飛船被命名為“鸛”，“鸛”在日本傳說中是幸福之鳥,。HTV貨運飛船最大直徑為4.4米,，全長約10米，可運送5.7噸的貨物與燃料,，目前已發(fā)射6艘,。HTV貨運飛船不會自動與空間站對接，而是飛到空間站附近,，由空間站的機械臂將其“抓捕”并�,？吭诳臻g站節(jié)點艙的靠泊口上。

　　解讀

　　高大細(xì)心 確保100多個貨包安全送達

　　作為我國載人空間站工程的重要組成部分,，天舟一號貨運飛船的主要任務(wù)是為空間站運送貨物和推進劑等物資,。

　　天舟一號總長10.6米，艙體最大直徑3.35米,，物資上行運載能力超過6噸,。

　　人們將天舟一號形象地稱為太空“快遞小哥”，那么這樣一個大塊頭的“快遞小哥”怎樣確保運送貨物的安全呢,？

　　“天舟一號塊頭雖大,，卻有一顆細(xì)膩的 心 �,！敝袊�航天科技集團第五研究院載人航天總體部載人航天器總體研究室副主任張健說,，飛船內(nèi)壁四周全部設(shè)置為貨架，中間留出一條矩形通道供航天員通行，航天員身處貨架通道中,，可以隨意走動,、轉(zhuǎn)身、取放貨物,。

　　為提升天舟一號承載量,，飛船內(nèi)部采用了高效承載貨架設(shè)計。張健說,，表面上看,，這些貨架和普通的儲物格類似，但其細(xì)節(jié)和構(gòu)型都經(jīng)過科學(xué)分析論證,。貨架采用基于蜂窩板,、碳纖維立梁的梁板結(jié)構(gòu)，形成大量的標(biāo)準(zhǔn)裝貨單元,，傳力效果好,。

　　由于天舟一號運送的物資中有許多精密儀器設(shè)備和航天員用品，裝載物資的貨包必須具備保護功能,。貨運飛船機械總體主管設(shè)計師郭軍輝介紹,，新研制的高科技貨包外觀呈清新的乳黃色，采用新型抗菌防潮防霉布料,，可確保貨物在貨包中存放一年,。此外，針對不同體積,、形狀的貨物,，還進行了定制化和系列化設(shè)計。

　　“在貨包的內(nèi)部設(shè)計上,，依然有貼心的安排,。”郭軍輝說,，為避免貨物直接與貨架結(jié)構(gòu)相連接，貨包里面還有一層新研制的防火防潮且防震的泡沫或氣囊袋,，這種“貼心”的“軟包裝”設(shè)計為裝載對象提供了柔軟,、高阻尼、分布式的系統(tǒng)支撐,。

　　“100多個大小不一的貨包,，將確保天舟一號的貨運物資完好地運送到天宮二號�,！惫�軍輝說,。