5月10日淩晨,天舟四號貨運飛船在位於海南文昌的中國文昌航太發(fā)射場由長征七號遙五運載火箭成功發(fā)射。在歷經數(shù)小時的飛行後,天舟四號順利完成與空間站核心艙後向對接。

　　這是2022年中國空間站建造任務的首次發(fā)射,標誌著中國空間站正式開啟全面建造。

　　看點一:天舟四號肩負什麼重要使命?

　　天舟四號任務是中國空間站開啟建造階段的揭幕之戰(zhàn),也是全面完成中國空間站建設、實現(xiàn)載人航太工程“三步走”戰(zhàn)略目標的關鍵之戰(zhàn),將為穩(wěn)步推進我國空間站工程任務、打造國家太空實驗室奠定堅實基礎。

　　航太科技集團五院天舟貨運飛船系統(tǒng)主任設計師楊勝介紹,作為空間站的地面後勤補給航太器,天舟貨運飛船採用型譜化方案,設計了滿足不同貨物運輸需求的全密封、半密封半開放、全開放3種貨物艙模組,與通用推進艙模組組合形成全密封貨運飛船、半密封半開放貨運飛船和全開放貨運飛船3種型譜。

　　“天舟四號貨運飛船為全密封貨運飛船,是現(xiàn)役貨物運輸能力最大、在軌支援能力最全面的貨運飛船。”楊勝説,它承擔著為神舟十四號乘組提供物資保障、空間站在軌運營支援和開展空間科學實驗的使命,停靠空間站期間將實施貨物補給、推進劑補加。

　　看點二:為空間站帶去哪些“大禮包”?

　　為保障各項任務順利完成,天舟四號攜帶了哪些“大禮包”?楊勝介紹,此次任務中,天舟四號裝載了航太員系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)、空間應用領域、貨運飛船系統(tǒng)共計200余件(套)貨物,其中包括貨包貨物和直接安裝貨物,攜帶補加推進劑約750千克,上行物資總重約6000千克,將為神舟十四號乘組3人6個月在軌駐留、空間站組裝建造、開展空間科學實驗等提供物資保障。

　　為保證貨物安全快遞到“太空之家”,天舟四號採用貨包、支架、貯箱等多種貨物裝載方式,貨物種類、數(shù)量可根據空間站需求動態(tài)配置。同時,還具備承擔空間站姿態(tài)軌道控制、並網供電以及空間站遙測、數(shù)據傳輸支援、空間科學實驗等任務的支援能力。

　　值得注意的是,天舟四號有更為人性化的設計——根據航太員乘組的在軌使用意見,為了搜尋貨物更加方便和直觀,天舟四號通過標簽和提手的色彩設計,增加了貨包色彩標識;為方便航太員在軌操作,天舟四號開始為適配板和對應貨架增設搭扣帶,實現(xiàn)便捷防漂;為便於收納存儲,對貨包內的緩沖泡沫進行分塊小型化優(yōu)化設計,並增加氣柱緩衝方案以減重。

　　看點三:如何“萬里穿針”精準實現(xiàn)“太空之吻”?

　　要在茫茫太空中將“時鮮貨”送達,天舟四號需“萬里穿針”,與空間站精準、安全、可靠對接,實現(xiàn)“太空之吻”,這對貨運飛船的對接機構是一場考驗。

　　承擔對接機構分系統(tǒng)研製的航太科技集團八院相關設計師介紹説,我國空間站的建造猶如“搭積木”,而連接起各個艙段的“關節(jié)”正是對接機構。在對接機構設計之初,設計師就充分考慮到了未來空間站建造需要適應8到180噸各種噸位、各種方式的對接。

　　對接過程中産生的巨大對接能量,給對接機構的緩衝耗能能力提出了更高要求。為了讓兩個重量級的航太器在對接時可以“輕盈優(yōu)雅”,設計師們通過大量的技術攻關和方案論證,系統(tǒng)性地提出了可控阻尼的控制思路,通過緩衝等措施,既不影響捕獲性能,又可以抵消撞擊的能量,突破了這項關鍵技術。

　　看點四:長征七號運載火箭有何變化?

　　長征七號運載火箭與天舟貨運飛船已是一對“老友”。航太科技集團一院長征七號運載火箭總體主任設計師邵業(yè)濤介紹,本次是長征七號運載火箭與天舟貨運飛船第四次攜手奔赴太空,“太空快遞小哥”與它的乘客已十分默契,火箭總體技術狀態(tài)也趨於穩(wěn)定。

　　為滿足未來空間站的運營需求,由航太科技集團一院抓總研製的長征七號遙五運載火箭對發(fā)射前的流程進行了優(yōu)化,將測試、發(fā)射週期減少4天,由原來的31天縮減到27天,這也是長征七號運載火箭首次在一個月內完成測試、發(fā)射。

　　本次任務中,火箭共有發(fā)射前流程優(yōu)化和可靠性提升等17項技術狀態(tài)變化。航太科技集團一院長征七號運載火箭總指揮孟剛介紹,將火箭測試、發(fā)射週期減少4天是長征七號遙五運載火箭的一項重大流程改進任務,這不僅挑戰(zhàn)著火箭的綜合性能,也考驗著發(fā)射隊員在高強度工作環(huán)境下的應變能力,火箭的各個分系統(tǒng)必須同時開展流程優(yōu)化工作才能達到最終目標。

　　看點五:何時完成空間站在軌建造?

　　根據任務安排,發(fā)射天舟四號貨運飛船後,6月將發(fā)射神舟十四號載人飛船,7月發(fā)射空間站問天實驗艙,10月發(fā)射空間站夢天實驗艙,空間站的三個艙段將形成“T”字基本構型,完成中國空間站的在軌建造。之後還將實施天舟五號貨運飛船和神舟十五號載人飛船發(fā)射任務。

　　據介紹,神舟十四號和神舟十五號兩個乘組均由三名航太員組成,都將在軌飛行6個月,並將首次實現(xiàn)在軌乘組輪換,實現(xiàn)不間斷有人駐留。兩個乘組6名航太員將共同在軌駐留5到10天。

　　“今年完成空間站在軌建造以後,工程將轉入為期10年以上的應用與發(fā)展階段。初步計劃是每年發(fā)射兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。航太員要長期在軌駐留,開展空間科學實驗和技術試驗,並對空間站進行照料和維護。”中國載人航太工程辦公室主任郝淳説。

　　此外,為進一步提升工程的綜合能力和技術水準,我國還將研製新一代載人運載火箭和新一代載人飛船。其中,新一代載人運載火箭和新一代載人飛船的返回艙都可以實現(xiàn)重復使用;新一代載人飛船綜合能力也將得到大幅提升,可以搭載7名航太員。另外,還將開展更大規(guī)模的空間研究實驗和新技術試驗。

　　“載人航太工程是一項‘既高大上,又要接地氣’的偉大事業(yè)。”郝淳表示,未來,中國空間站還將開展空間生命科學、空間材料科學、航太醫(yī)學等一大批科學實驗和新技術驗證,有望在科學探索和應用研究上取得重大成果和突破。同時,這些技術會更多地進行轉化,服務於社會經濟發(fā)展和國計民生。