“天舟”七上云霄，怎么护卫“天宫”？

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北京日报客户端 | 记者汪丹

2024年1月17日22时27分，我国用长征七号遥八中型运载火箭成功发射了天舟七号货运飞船。这是2024年载人航天工程的第一次发射使命，也拉开了我国载人航天工程本年4次飞翔使命的前奏。1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站“天和”中心舱后向端口，神舟十七号航天员乘组也顺畅收到了龙年新年的“年货”。

2024年1月17日22时27分，搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭焚烧升空（长曝光相片）。骆云飞摄

从天舟一号实验之旅至今，已是7年岁月，“天舟”系列货运飞船化身勤劳的“太空快递员”，承担着为航天员运送太空驻留物资，护卫“天宫”的使命。今日，咱们请全国空间勘探技能首席科学传达专家庞之浩来说说在探求世界的道路上，“天舟”为我国空间站的制作展开、航天员的太空科研作业所做出的重要贡献，以及未来在货运飞船范畴还有哪些奋斗目标。

（1）一流的“太空快递”

由于我国正在运转的大型空间站“天宫”要长时刻载3人在轨日子和作业，而“神舟”载人飞船每次满载3人上地利只能带着300千克货品，所以，我国研发和发射了每次能为空间站运送7吨左右物资的“天舟”系列货运飞船。

2017年4月20日，我国首艘货运飞船天舟一号升空，与天宫二号空间实验室进行交会对接，并展开了在轨加注等多项实验。从2021年至本年头，我国连续发射了天舟二号至天舟七号货运飞船与空间站中心舱对接，为后续进入太空的神舟十二号至神舟十八号乘组送去了很多所需物资。

由航天五院抓总研发的“天舟”系列货运飞船包含结构与组织分体系、制导导航与操控分体系、测控与通讯分体系和电源分体系等13个分体系。其研发充沛学习了“天宫”空间实验室渠道和“神舟”载人飞船的一些技能，并针对货运的特征和留轨使命需求等进行了一些立异规划。

“天舟”系列货运飞船由货品舱和推动舱组成。其间，货品舱共有40个左右装货包的格子，纵向分为4个象限，横向分为ABCD4层。每个货包按坐标编号查找，外包装上有二维码，扫描即可取得货品的产品信息。为了便利航天员快速查找，还规划了不同的色标来差异各大体系的上行货品。例如，食物货包的色标是绿色，空间站环控设备货包的色标是深蓝色，乘员装备货包的色标是浅蓝色，实验用品用具货包的色标是紫色等。而新鲜果蔬运用的是一种特别原料的蓝色包装箱，箱子上有呼吸孔为果蔬保鲜，以尽可能地让航天员品尝到甘旨。

“天舟”系列货运飞船运送的物资中有许多精细的仪器设备和航天员用品，为防止在发射过程中因受力呈现磕碰，物品选用了“软包装”。研发团队针对货品装载需求，研发了合适太空游览的特种壳聚糖纤维布。这是一种从螃蟹、虾的甲壳中提取出抗菌成分，再利用特别纤维纺织工艺生产出的布料，具有抗菌、防霉、阻燃、低蒸发等长处，以及很好的承载才能。为了装载功率更高，航天工程师还依据货船的圆形舱体结构规划出了26种不同尺度、不同形状（包含梯形、楔形等）的货包，每个货包都会被相似飞机座椅的安全锁扣固定，航天员单手就能够取下。

推动舱担任为货运飞船供给电力动力、推动操控动力并装载推动剂。每艘飞船的供电才能不小于2700瓦，可停靠空间站1年左右。为了满意空间站的需求，“天舟”系列货运飞船有标准型（推动舱有8个贮箱）和改善型（推动舱有4个贮箱）两种技能状况，能够依据空间站补加推动剂上行的需求选用。天舟一号至天舟五号是标准型货运飞船，上行货品运送才能为6.9吨；2023年发射的天舟六号和本年发射的天舟七号都是改善型货运飞船，上行货品运送才能为7.4吨，其货品运载才能是全世界现役货运飞船中最大的。

天舟七号货运飞船与长征七号遥八运载火箭组合体。

（2）货运功率世界第一

“天舟”系列货运飞船在最大装载状况下分量达13.5吨，载货比（所载货品分量与货运飞船总分量之比）高达51%或53%，货运功率位居世界第一。因而，“天舟”是全球现役货品运送才能最大、货运功率最高、在轨支撑才能最全的货运飞船。

2024年1月19日，神舟十七号航天员进入天舟七号转运物资。（视频截图）我国载人航天工程办公室

现在，我国把货运飞船发射频次由2021年、2022年的2年4发下降至2年3发，每次上行货品及载荷保证的周期为9个月左右，然后显着提高了空间站工程归纳效益。比方，此次发射的天舟七号货运飞船进行一次物资补给，就能够支撑神舟十七号、十八号两个航天员乘组在轨执行使命。当然，这也与我国空间站选用再生式生命保证体系有关。现在我国空间站氧气的再生才能已到达100%，水的再生才能到达95%，这种补给功率能让上行载荷的分量大大下降。

天舟七号是我国第7艘货运飞船，也是“天舟”系列货运飞船与长征七号运载火箭组成的空间站货品运送体系的第6次运用飞翔，为保证使命圆满成功，技能团队在坚持技能状况安稳的基础上，对其进行了优化改善。它带着的货品多达263件，运送物资总重约5.6吨，具有装载货品品种多、大型货品多等特色。

在大型货品中，每件实验载荷定制货包的分量都在100千克以上，将运用于空间站在轨运营、科学实验等方面，所搭载的多个科学载荷对后续空间勘探也具有重要意义。科学实验载荷中有一种叫厌氧古菌，是地球上最陈旧的生命方法之一，将用于验证它在模仿火星环境中及世界辐射极点环境下能否生计，协助人类探求是否存在外星生命这一严重谜题。此外，飞船还为航天员乘组运送了2400千克日子物资，包含龙年新年“年货”、新鲜果蔬大礼包等，仅新鲜生果就有将近90公斤，供航天员在太空中“畅吃”。

这次太空飞翔，天舟七号上来了一位“新成员”——可在轨独立替换熔断器的新式供电插座。尽管它只要10厘米见方，但具有快速拆装、插槽对位等多项在轨修理功用，对航天员在空间站的在轨用电大有助益。

别的，本次使命中空间运用体系合计上行产品61件，用于展开空间生命科学、空间资料科学、微重力流体物理与焚烧科学等33项科学实验，其间包含空间露出环境下生命分子的光化学行为研讨、极点环境微生物对空间露出环境的耐受性及其机制研讨、微重力半导体纳米资料火焰组成机制研讨等科学实验。

天舟七号运转演示动画。（视频截图）我国载人航天工程办公室

（3）3小时对接有望成惯例计划

此次，天舟七号货运飞船与空间站的3小时对接计划，也是航天爱好者热议的论题之一。

天舟七号货运飞船入轨后，初次选用了3小时快速交会对接计划，对接于空间站中心舱后向端口，构成组合体。比较惯例6.5小时快速交会对接，3小时快速交会进一步紧缩了对接时刻，将“快递”提高为“速运”，自主灵敏度更高，习惯规划更广，对地上体系、火箭体系的依靠也更小。

据航天五院502所专家介绍，我国在交会对接方面先后在轨验证和施行了2天、6.5小时、2小时和3小时等交会对接计划。其间，除了2小时计划是我国技能人员在当时技能条件下探求的一种极限可能性之外，其他几种计划都是在技能展开不一起期务实挑选的最优计划。

相较于6.5小时计划，3小时计划飞翔时刻短，能够削减航天员的飞翔压力，削减对电池燃料等的需求，提高了使命全体应对毛病的才能；相较于2小时计划，3小时计划飞翔时刻尽管稍长，节奏稍缓，但减轻了飞控团队的压力。例如，天舟五号货运飞船选用的2小时计划尽管是现在最短的交会对接时长，但该计划对各方面保证条件要求较高。而3小时计划能够减轻各体系在执行使命过程中的压力，它归纳考虑了运载火箭体系、空间站体系等多方要求，体系性减轻了运载火箭入轨高精度的压力，一起也削减了货运飞船本身的推动剂耗费。

此次，天舟七号货运飞船成功“解锁”3小时交会对接计划是跟着技能的老练、经历的堆集，技能人员为下一阶段交会对接使命施行立异探求的最优解。3小时计划是2小时计划中“快”和6.5小时计划中“牢靠”的结合体，该计划有望替代6.5小时计划成为新的交会对接基本模式。实际上，这也从一个旁边面反映出我国航天技能正在逐渐老练，技能人员可在更短的时刻内完结飞船和空间站相对方位的调整，使天舟七号货运飞船与空间站的远距离扶引段缩短一个圈次，时长相应减缩1.5小时，在近距离扶引段，飞翔流程则缩短了约2个小时。飞船飞翔轨迹的调整，使得3小时计划比2小时计划抵挡或战胜不利条件的才能更强。

未来，我国还将研发能够运回物品的货运飞船、能重复运用的货运飞船及小型商用货运飞船。例如，我国紫薇宇通科技有限公司已于2023年12月发射了实验小型商用货运飞船渠道技能的A10系列微型货运飞船；中科宇航公司的力箭二号火箭也将发射我国科学院细小卫星立异研讨院研发的低成本货运飞船产品。由此可见，面向我国空间站低成本货品运送体系“高承载、高功率、低成本”的三大中心需求，民营商业航天公司参加研发及发射使命，将对进一步下降空间站上行货品运送成本，增强上行货品运送灵敏性，提高我国航天范畴的立异生机和市场竞争力发挥重要作用。

【延伸阅览】

货运飞船为何受喜爱

货运飞船是空间站的地上后勤保证体系，其主要使命有5项：一是为空间站补给推动剂、氧气等物资，以及运送空间站需求修理和替换的设备，延伸空间站的在轨飞翔寿数；二是为空间站上的航天员运送作业和日子用品，保证空间站航天员在轨中长时刻驻留和作业；三是为空间站运送空间科学实验设备和用品，支撑和保证空间站具有展开较大规划空间科学实验与运用的条件；四是支撑展开习惯货运飞船才能的空间运用和技能实验；五是合作空间站进行组合体轨迹和姿势操控，提高空间站的轨迹高度，带回空间站上的废弃物受控陨落于预订区域大气层焚毁。

因而，货运飞船一向被视为空间站运转过程中的重要补给线。苏联、欧洲、日本、美国和我国先后研发了“前进”“主动搬运飞翔器”“H-2搬运飞翔器”“载货龙”“天鹅座”和“天舟”等货运飞船，至今，全世界已发射200多艘货运飞船。

最早的货运飞船是从载人飞船演化而来的。在20世纪70年代，跟着苏联空间站的不断展开，对运货量的要求也日益添加，所以苏联航天专家把“联盟”载人飞船改装成无人货运飞船。实践证明，这种人货分隔的运送方法，既能添加货品的运载量，又能下降成本，还很安全。苏联改装后的货运飞船称为“前进”，每次飞翔可为空间站送去2吨多的物资。

欧洲的货运飞船叫做“主动搬运飞翔器”，形状像个大圆筒，运货才能为7吨；日本的货运飞船名为“H-2搬运飞翔器”，运货才能为6吨，这两种货运飞船现均已退役。现在，美国有两种商用货运飞船：美国太空探求技能公司研发的“载货龙”飞船和美国轨迹科学公司研发的“天鹅座”飞船。其间，“载货龙”是世界上仅有能够运回物品的货运飞船，由于该飞船带有热防护罩，能在回来时耐受极高温安全下降，而其他飞船不具有热防护罩，再入地球大气层时会被焚毁。第一代“载货龙”选用机械臂辅佐对接方法，运货才能最大为3吨多，回来载荷才能最大为2吨多，现在运用的第二代“载货龙”运货才能增至6吨，并改用了主动对接方法。

【“天舟”系列货运飞船发射记载】

2017年4月20日，天舟一号成功发射

2021年5月29日，天舟二号成功发射

2021年9月20日，天舟三号成功发射

2022年5月10日，天舟四号成功发射

2022年11月12日，天舟五号成功发射

2023年5月10日，天舟六号成功发射

2024年1月17日，天舟七号成功发射

（供图：视觉我国）

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