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大陸

首個送往太空的「包裹」天舟一號飛行任務全解讀

天舟一號飛行任務全解讀。
天舟一號飛行任務全解讀。

昨(20)日晚,大陸海南文昌航天發射場,搭載著天舟一號貨運飛船的長征七號遙二運載火箭點火升空,大陸首單「太空快遞」正式發出,預計兩天後送達天宮二號。

根據新華網報導,作為大陸載人空間站工程的重要組成部分,首艘貨運飛船天舟一號「只運貨,不送人」,因此被形象地稱為「太空快遞員」,一亮相便成為了目前大陸最受關注的「快遞小哥」。未來幾個月,天舟一號將在太空中獨自完成它的首單「太空快遞」任務。它為這次任務都做了哪些「入職培訓」?攜帶了哪些「秘密武器」?將闖過多少道「關卡」才能順利完成首單任務?

大塊頭有「小心機」:承載能力與人性化設計的雙保障

作為大陸太空快遞的明星,天舟一號首先在身材上、體力上就令人矚目。

不信?先看一組資料:身高10.6公尺,體寬3.35公尺,最大裝載狀態下重量達13.5噸,由貨物艙和推進艙兩艙結構組成,是大陸目前為止體積最大、重量最重的航天器,運送6噸多的貨物不在話下。

這次任務,天舟一號就要為天宮二號帶去6噸左右的貨物和推進劑,其中有大大小小100多個貨包。在貨物艙裡,按照3人30天需求量配置的真實生活物資或品質類比件、1套類比艙外航天服、2個類比氧瓶元件、2個類比氮瓶元件、1個軟質水箱、1個硬質水箱等各種貨物,放在貨架上。

說到貨物艙的設計,那咱們的「太空快遞員」天舟一號絕對是個「心機boy」。貨物艙為圓柱形,艙壁周圍為格狀結構的貨架,上面裝有天藍色把手,中間形成一個矩形過道。為了讓未來的「客戶」在艙內活動更安全、舒適,內部的地板採用了深色硬質結構,方便蹬踏,天花板為淺色。

「上淺下深顏色的布局,可以營造出一種天地感,讓人不會眩暈。」天舟一號貨運飛船系統總體副主任設計師張健說,在失重環境下,把手位置的設計要合理,必須要裝在容易使力的地方,就連艙內的儀表、電腦的每個旋鈕力也都要經過測試,「包括到位的「哢」的那一下,都是嚴格要求的,讓人知道擰到什麼位置到位。」

這還不算什麼!天舟一號貨物艙還能在簡單改造後「變身」為全密封、半開放、全開放三種形態。全密封主要用於運輸太空人消耗品、密封艙內設備與試驗載荷;半密封除了可以運輸密封艙內貨物外,還可以滿足包括太陽電池翼等艙外物資的運輸需求;全開放貨運飛船主要用於大型艙外貨物的運輸。

衝著天舟一號這股子為用戶著想的勁兒,不想打五星好評都難。

「太空快遞員」的「秘密武器」:確保貨物安全抵達天宮二號

據可靠消息,為了這一趟遠差,「太空快遞員」天舟一號準備了不少秘密武器。下面就給大家曬幾件:

第一件:「防曬霜」

太空中的日曬強度比地球上猛烈千百倍,在太陽照射的情況下,天舟一號的表面會迅速升溫,為了幫助推進艙中的設備「防暑降溫」,聰明的天舟一號在自己皮膚上塗了一層「防曬霜」。

這款太空版「防曬霜」其實是一種航天專用的白漆熱控塗層,具有優良的散熱性能。

第二件:高科技貨包

由於運送的貨物中有不少精密儀器和太空人用品,為了保證貨物能夠安全不受損地到達「客戶」手中,天舟一號精心準備了一種高科技貨包來裝載貨物。

這種高科技貨包,採用系列化設計,根據貨物尺寸,可調節大小、形狀。其外觀呈乳黃色,採用新型的抗菌防潮防霉布料,裡面則使用一種新研製的防火防潮且抗震的泡沫或者氣囊來包裹貨物,可確保部分貨物在貨包中安全地存放一年。

第三件:保駕護航的利器

早在出發前,天舟一號就「聽過」關於太空垃圾給國際同行帶來的困擾:「被小小一塊10克的太空垃圾迎面撞上,只刮花了漂亮帥氣的制服都算幸運,好幾次甚至差點穿透制服被送進醫院。」於是,為了運輸過程更安全,天舟一號決定隨身攜帶力學環境測量系統。

這套「高大上」的系統不僅可以在天舟一號全飛行時段對傳統的震動、衝擊、噪音環境進行檢測,還可以在第一時間感知到太空垃圾撞擊的位置和受損程度,甚至還能檢驗飛船結構設計、貨物裝載合理性,為在軌損傷修復和結構優化設計提供幫助。

第四件:相對測量子系統

這套系統不僅可以確保天舟一號與天宮二號首次交會對接的自主可控,安全性大大提高,還因為新增的整秒脈衝輸出功能,為全船的相關設備都提供了高精度的時間基準。

換個通俗的說法,就是能夠讓天舟一號快速準確地找到客戶位置,在客戶要求的時間內將貨物送達。

此外,還有網路交換技術、太空換熱衣、應答機天線網路等,為了這次任務「首秀」能夠順利完成,天舟一號可謂下足了「血本」。
不只是「快遞員」,天舟一號將完成多項使命任務。

實際上,天舟一號遠遠不只是一個快遞員這麼簡單,其他任務也不少。

任務一:「太空加油」

就像汽車需要加油,未來空間站長期在軌也需要「加油」。天舟一號這次就要進行一次在軌推進劑補加技術驗證,為天宮二號在軌加注。

別小看這次的「太空加油」,其過程要比汽車加油複雜得多,分為29個步驟,每步都需要精細控制,整個「加油」過程要持續好幾天。在天舟一號之前,只有俄羅斯和美國掌握了這項技術,其中,實現應用的只有俄羅斯。

一旦當天舟一號「學會」這項技能,就將為大陸空間站組裝建造和長期運營掃除在能源供給問題上的最後障礙。

任務二:「太空芭蕾」

在第一次交會對接後,天舟一號將與天宮二號上演一場高難度的「太空芭蕾」─天宮二號轉體180度,天舟一號從天宮二號下方繞飛,同時轉體180度,加速趕到天宮二號前方,最終從「前」向與天宮二號進行一次交會對接。

大家不要誤以為這是天舟一號的「耍酷」行為,其實,這項名為繞飛至前向交會對接的試驗是為了確保未來航天器能從多個方向與空間站對接而進行的演練。

任務三:「從綠皮火車到高鐵動車的升級」

天舟一號將完成快速交會對接試驗,把之前需要2天左右的交會對接過程提速到6個小時左右,就像是從乘坐「綠皮火車」變為乘坐「高鐵」。

這意味著可以縮短太空人在飛船狹小空間中滯留的時間,使載人太空飛行變得更加舒適、愜意,還可以讓無法經歷長時間運輸的貨品盡快送達,同時,更大程度上保障未來空間站的安全,方便空間站突發事件的應急處理。

任務四:「帶著天宮二號一起飛」

按照正常情況下的飛行模式,從地球遠道而來的天舟一號與天宮二號交會對接後,就可以好好休息一下,由「主飛行器」天宮二號負責對接後的飛行。但是,這次天舟一號可不願閒著,將開展貨運飛船控制組合體試驗,接過組合體飛行的「控制權」,帶著天宮二號一起飛。

當然這也是有原因的,在主飛行器短時出現問題的情況下,另一航天器就可以發揮作用,進行「搶救」。

任務五:高大上的空間應用及技術試(實)驗

雖然,天舟一號的主要功能是「運貨」,但在滿足運輸貨物需求的同時,天舟一號還可以最大限度地發揮平台效能,隨船搭載了幾十台載荷設備,將在軌開展十餘項載荷試(實)驗。

看到這裡,小夥伴們一定想為天舟一號「一次飛行,多方受益」的精神點讚吧。

別急,還有最後一個任務呢!

為了避免自身成為太空垃圾,天舟一號將在完成飛行任務後,首次實施主動離軌,落於南太平洋預定安全海域,為打造一個潔淨、安全的太空環境做出貢獻。

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