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空間站的“貨運(yùn)專列”——揭秘天舟二號貨運(yùn)飛船

發(fā)布時間: 2021-05-31 15:08

空間站天和核心艙迎來第一位“訪客”。5月29日晚間,由中國航天科技集團(tuán)五院抓總研制的天舟二號貨運(yùn)飛船在海南文昌發(fā)射場成功發(fā)射,并在約8小時后,與天和核心艙順利實(shí)現(xiàn)快速交會對接。

與神舟載人飛船不同,天舟貨運(yùn)飛船只運(yùn)貨、不送人。這輛“貨運(yùn)專列”運(yùn)力有多強(qiáng)?帶去了什么物資?快速交會對接如何實(shí)現(xiàn)?

天舟二號運(yùn)貨能力有多強(qiáng)?

“目前世界上最大運(yùn)載能力超過5噸的現(xiàn)役貨運(yùn)飛船只有兩型,中國的天舟就是其中之一,天舟貨運(yùn)飛船的運(yùn)載能力處于國際領(lǐng)先水平。”中國航天科技集團(tuán)五院天舟二號貨運(yùn)飛船總體副主任設(shè)計(jì)師雷劍宇說。

據(jù)悉,天舟貨運(yùn)飛船由貨物艙和推進(jìn)艙兩艙組成,采用型譜化、模塊化設(shè)計(jì)思想開展平臺構(gòu)型和布局設(shè)計(jì),發(fā)射重量13.5噸,運(yùn)貨能力6.9噸。

中國航天科技集團(tuán)五院天舟二號貨運(yùn)飛船總設(shè)計(jì)師白明生介紹,為了打造出貨物上行效率高、綜合任務(wù)能力強(qiáng)的貨運(yùn)飛船,研制團(tuán)隊(duì)提出了貨物裝載/結(jié)構(gòu)/熱控一體化設(shè)計(jì)、高效率能量傳輸及立體信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)方案,解決了多功能要求下平臺輕量化設(shè)計(jì)難題。

與此同時,盡管攜帶大量貨物,但所有貨物擺放十分規(guī)律。天舟二號的貨架看似與普通貨架無異,但所有的細(xì)節(jié)和構(gòu)型都經(jīng)過科學(xué)分析,中間留出通道,航天員可在貨架中順暢通行,拿取貨物。

天舟二號給天和核心艙帶去了什么?

未來搭載神舟載人飛船來到天和核心艙的航天員們,將在這所太空之家生活幾個月到半年,因此天舟二號送去的“快遞”里,首先就有各種生活物資,以方便他們在太空的“衣、食、住、行”和工作。

值得一提的是,其中的航天食品具有明顯的中式特色。食物不僅有主副之分,講究葷素搭配,更有獨(dú)特的風(fēng)味,甚至魚香肉絲、宮保雞丁等。

除了生活物資外,天舟二號還帶去了推進(jìn)劑。在對接期間,天舟二號將為天和核心艙進(jìn)行燃料加注與姿態(tài)控制。

此外,天舟二號還將帶去實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)資料等物資,等到神舟飛船將航天員送至天和核心艙,再由航天員在軌取出并安裝。

中國航天科技集團(tuán)五院天舟二號貨運(yùn)飛船系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師楊勝介紹,空間站將地面的物流管理技術(shù)也應(yīng)用其中,航天員通過掃描二維碼的方式,便能獲得貨物的位置信息和產(chǎn)品信息。系統(tǒng)還能對產(chǎn)品信息的庫存數(shù)量做到動態(tài)掌控,把空間站貨物一分一厘的變化都記錄下來,從而確保航天員的工作生活更加輕松便捷。

快速交會對接如何實(shí)現(xiàn)?

“以往飛船的交會對接從發(fā)射到具備交會對接條件需要大約2到3天時間,過程中還需要大量的人工參與。而此次天舟二號與天和核心艙對接,整個過程歷時約8小時,不用地面干預(yù),就像無人駕駛汽車一樣。”中國航天科技集團(tuán)五院天舟二號貨運(yùn)飛船副總設(shè)計(jì)師黨蓉說。

快速交會對接不僅可以縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間,也可以保證一些“時鮮貨”——比如生物制劑等盡快送達(dá)空間站。如果空間站等航天器突遇緊急情況,快速交會對接可以迅速做出反應(yīng),向空間站提供各種急需的物資或救助被困的航天員。

為了此次快速交會對接,研制團(tuán)隊(duì)突破了航天器自主導(dǎo)航測軌、定軌、自主快速制導(dǎo)等技術(shù),將復(fù)雜的算法和遠(yuǎn)距離導(dǎo)引技術(shù)工程化,把原來遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段需要地面干預(yù)的工作交由航天器的星上計(jì)算機(jī)自主運(yùn)行,為快速交會對接順利實(shí)施做好各種準(zhǔn)備。

為了適應(yīng)天和核心艙22噸級對接目標(biāo)及未來空間站180噸的對接任務(wù),讓貨運(yùn)飛船的主動對接機(jī)構(gòu)與核心艙的被動對接機(jī)構(gòu)“溫柔”地“吻”上去,中國航天科技集團(tuán)八院805所設(shè)計(jì)師對第一代對接機(jī)構(gòu)進(jìn)行升級改進(jìn),創(chuàng)新性地提出了可控阻尼的控制思路,來緩沖大噸位航天器對接過程中產(chǎn)生的撞擊能量。

在經(jīng)過500多次仿真分析和300多次地面試驗(yàn)后,設(shè)計(jì)師充分驗(yàn)證了阻尼器的各項(xiàng)功能和性能指標(biāo),使原本8噸的對接能力提升到74噸,乃至180噸,大大提升了大型航天器對接的可靠性和安全性。

來源:新聞網(wǎng)

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