天目Tech+太空快递再“发货”一文看懂天舟货运飞船与它的“专属座驾”

9月20日，送往中国空间站的“太空快递”再次发货。

长征七号遥四运载火箭从我国文昌航天发射场点火升空，稳稳将天舟三号货运飞船送入太空。后续，天舟三号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。

就在今年5月，在经历了推迟发射的波折后，长征七号遥三运载火箭将天舟二号货运飞船准确送入预定轨道，天和核心舱也迎来第一位“访客”。

作为给中国空间站提供补给支持的重要力量，天舟系列货运飞船“身负重任”。这位往返天地之间的“快递小哥”究竟有何本事？它所搭乘的“专属座驾”——长征七号运载火箭又有哪些特点？《天目Tech+》专访了航天科普专家、航天设计师钱航。

天舟三号发射现场 图片来自新华社

“快递小哥”运力强

天舟三号满载飞向空间站

此次前往太空，天舟三号飞船为满载状态。它运载了可支持3名航天员6个月在轨驻留的物资，以及空间站备份设备、空间科学载荷等，还携带了补加推进剂等上行物资，与天舟二号基本一致。

天舟系列货运飞船是专门为中国空间站建设过程中物资运输补给研制的航天器。

钱航介绍，整体而言，天舟货运飞船由密封货物舱和推进舱构成，货物舱用于运输各类物资，推进舱则用于提供能源和动力。整船总长10.6米，舱体最大直径3.35米，太阳电池翼展开后的最大宽度近15米。

其中，货物舱部分又包括了前锥段、柱段和后锥段。

“前锥段用于支持与空间站核心舱的交会对接和推进剂补加。柱段根据物资运送需求，有密封和非密封两种结构，可运送大型暴露载荷及设备，如在空间站在轨释放的卫星。后锥段则安装有一些平台电子设备。”钱航介绍。

在运载能力上，天舟货运飞船最大上行载货量达6.5吨，在满载情况下总重量为13.5吨，推进剂补加能力达2.1吨，综合能力比肩甚至优于国际现役货运飞船。

除了运送货物到空间站，天舟货运飞船还要承载空间站废弃物，将其带回大气层烧毁，天舟三号此行也不例外。

天舟货运飞船资料图 采访对象供图

全自主快速交会对接

6.5小时后与核心舱组合体见面

抵达空间站后，天舟货运飞船如何与空间站进行交会对接？自主与快速是关键词。

2012年8月2日，俄罗斯进步M-16M货运飞船首次测试与国际空间站的快速对接模式，但关键事件仍需要地面干预。

钱航介绍，天舟货运飞船在国际上首次提出了“基于绝对定位数据的快速交会对接自主导航与制导方案”，具备自主快速交会对接能力，采用自主导引模式，“完全依靠船上设备导航，就能实现全自主的快速交会对接。”

“这套方案解决了依靠地面控制难以快速交会对接的难题，交会对接时间也由2天缩短至6.5小时。”钱航说。

同时，天舟货运飞船还掌握了全相位自主交会对接技术，无论目标飞行器入轨时和空间站的相对位置如何，都能实现对接，由此货运飞船可全天候发射。

此外，天舟货运飞船还设计了前向、后向、径向绕飞方案，可与空间站不同对接口对接，提高了任务适应能力。

今年5月，天舟二号成功发射，到其与天和核心舱交会对接成功，全程用时约8小时左右。

据了解，本次天舟三号任务和天舟二号一样实行快速交汇对接，6.5小时后将会与核心舱组合体见面。

天舟货运飞船资料图 采访对象供图

“专属座驾”不怕湿热与风雨

无毒无污染、安全又可靠

长征七号运载火箭遥四是此次“快递小哥”天舟三号的“专属座驾”。

钱航介绍，长征七号是一款为发射货运飞船而全新研制的新一代中型运载火箭，它无毒无污染、高可靠、高安全。

“长征七号运载火箭的最早原型是长征二号H型，其综合长征二号的成熟技术，同时又运用长征五号的新技术，定型为带助推的两级火箭，发动机改为新研制的液氧煤油发动机。”钱航说。

长征七号运载火箭资料图 采访对象 供图

具体而言，这款“专属座驾”总长53.1米，捆绑4个助推器，起飞重量597吨，由“结构、发动机、增压输送、控制、测量、总控网、动力测控、发射支持”等八大系统组成。

长征七号的运载能力达到13.5吨，是新一代运载火箭出来之前以往火箭的1.5倍，达到国外同类火箭先进水平。

在推进剂上，长征七号采用无毒无污染的液氧煤油作为燃料。其推力比现有“长征”系列运载火箭发动机提高60%以上，运载能力是原来的3倍左右。经济上，却比常规发动机推进剂便宜60%。

此外，海南发射场湿热多雨、台风频繁。在设计上，长征七号具备在海南复杂气象、气候环境下全天候的发射能力。“在设计上，它适应海南多台风的特点，简单准备后就能够发射，形象说就是‘即到即打’。”钱航说。

钱航认为，作为我国新一代中型运载火箭的基本构型，长征七号将成为中国航天发射的主力型火箭之一，提升中国航天进入空间的能力。

来源：天目新闻