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運輸能力大、貨運效率高、在軌支持能力全

天舟滿載啟新程(科技自立自強·逐夢深空)

本報記者 劉詩瑤 方梓祎
2024年01月18日08:19 | 來源:人民網-《人民日報》
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  圖①:天舟七號模擬圖。
  中國航天科技集團五院供圖
  圖②:1月17日,搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭,在我國文昌航天發射場點火發射。
  新華社記者 楊冠宇攝

  核心閱讀

  1月17日22時27分,搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭,在我國文昌航天發射場點火發射,取得圓滿成功。天舟七號貨運飛船裝載了航天員在軌駐留消耗品、推進劑、應用實(試)驗裝置等物資,並為神舟十七號航天員乘組送去春節年貨。

  

  海南文昌,椰林深處,一道耀眼尾焰點亮夜空。1月17日22時27分,搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭,在我國文昌航天發射場點火發射,約10分鐘后,天舟七號貨運飛船與火箭成功分離並進入預定軌道,之后飛船太陽能帆板順利展開,發射取得圓滿成功。天舟七號貨運飛船入軌后順利完成狀態設置,於1月18日1時46分,成功對接於空間站天和核心艙后向端口。交會對接完成后,天舟七號將轉入組合體飛行段。

  本次任務有哪些亮點?天舟七號和長征七號做了哪些優化設計?本次交會對接採用何種新模式?

  天舟七號貨運飛船採用3小時交會對接新模式

  相比此前6艘貨運飛船,天舟七號的“體格”更健壯、姿態更靈活、“頭腦”更聰明。

  天舟貨運飛船設計了3種滿足不同貨物運輸需求的型譜——全密封貨運飛船、半密封貨運飛船和全開放貨運飛船。天舟一號至天舟七號貨運飛船均是全密封貨運飛船,其中天舟七號為改進型全密封貨運飛船,是世界現役貨物運輸能力最大、貨運效率最高、在軌支持能力最全的貨運飛船。

  據了解,天舟七號此次攜帶的航天員系統、空間站系統、應用任務領域、貨運飛船系統和工程總體貨物多達260余件,運輸物資總重約5.6噸,具有裝載貨物種類多、大型貨物多的特點。其中,試驗載荷定制貨包等大型貨物每件重量在100千克以上,將應用於空間站在軌運營、空間在軌科學試驗以及航天員生活保障。此外,天舟七號還為航天員乘組運送了2400千克的生活物資,包括春節年貨、新鮮果蔬大禮包等,並對包裝設計進行了優化,確保儲存時間更長。

  和以往不同,天舟七號在與火箭分離約3小時后,於空間站后向對接口停靠。我國已驗証實施2天、6.5小時、2小時等交會對接方案,為何本次任務採用3小時的全新交會對接模式?

  專家表示,幾種方案都是在技術發展不同時期務實選擇的最優方案。隨著技術成熟、經驗積累,技術人員探索出了新的最優解3小時。3小時方案集成了2小時方案中“快”的優勢和6.5小時方案中“可靠”的優勢,減少對電池燃料等的需要,減輕飛控團隊的壓力等。

  據中國航天科技集團五院502所飛船制導導航與控制系統研制人員介紹,依托技術創新,通過調整飛船的飛行軌跡,使天舟七號與空間站的遠距離導引段縮短了一個圈次,時長相應縮減了1.5小時﹔在近距離導引段,減少或壓縮了近距離飛行流程,減少了走走停停,縮短了約2個小時。后續經過專家評估,3小時模式有望代替6.5小時方案成為新的基本模式。

  對長征七號火箭本身狀態、任務流程等進行優化改進

  搭載天舟七號的,依舊是貨運飛船的“專屬座駕”長征七號運載火箭。本次發射是長征七號第七次與天舟飛船攜手奔赴太空。

  中國航天科技集團一院長征七號運載火箭發射隊隊員邵業濤介紹,本次發射對長征七號火箭本身狀態、任務流程等進行了一系列優化改進。

  具體來看,長征七號主控計算機經過優化,能更加從容地應對臨射前可能出現的突發情況。再比如,為降低火箭升空后整流罩的載荷,提高火箭可靠性,研制團隊為火箭整流罩多增加了一些排氣孔。由於發射塔架離海邊僅有1公裡左右,為提升對潮濕氣候的應對能力,長征七號還首次嘗試在轉運到發射塔架后,為整流罩穿上輕便型罩衣,盡量讓箭體與高溫、高濕、高鹽霧的外界環境隔絕。

  中國航天科技集團一院長征七號運載火箭發射隊隊員周寧介紹,長征七號的“導航功能”也更加智能。通過迭代制導控制,二子級火箭將能夠根據實際情況隨時修正航向,將貨運飛船送到設定位置。“我們也正在通過信息化手段進行發射場工作的精細化控制。”周寧說,以往火箭的操作要求都是通過文件傳遞,過程中產生的數據也都是通過手抄筆記的方式記錄。如今,長征七號的操作規程都採用電子形式,通過逐步確認、分級確認的方式,確保操作、測試的完整性與正確性。

  借助數字化、精細化的質量控制工作,長征七號測發周期已從早期的近40天提升到目前的25天。邵業濤介紹,長征七號正在開展5.2米整流罩的研制工作,研制人員也將不斷提高火箭故障適應性,讓長征七號成為具備故障診斷能力的“智慧火箭”。

  發射塔架上,塔勤分隊展開防腐維護,保証塔架設施質量安全可靠﹔高壓變電站內,值班人員穿梭在高壓供電站一排排機組間監測儀器參數,保障高品質電力源源不斷輸送至發射場各處……文昌航天發射場為本次發射的圓滿完成提供了重要支撐。天舟七號任務發射區負責人張楠介紹,針對本次任務特點,文昌發射場從技術總體至分系統、從箭上操作至地面保障,所有崗位都開展了網格化、精細化分析,確保任務萬無一失。

  截至目前,我國所有天舟貨運飛船都是從文昌航天發射場點火升空,這座發射場因此被譽為“天舟母港”。本次發射任務是文昌航天發射場今年的首次發射。

  空間應用系統通過天舟七號上行物資,支持空間科學實驗

  天舟七號此行的重任,是為在軌的神舟十七號和后續的神舟十八號兩個乘組運送補給物資,裝載空間和裝載重量均有不小提升。

  飛船容量提升,離不開各類精密器件加量不“壓秤”的設計巧思。憑借自主程度更高、性能更穩定的技術手段,中國電子科技集團為天舟七號提供了更加輕量化、小型化、高精度的核心器件。

  “別看這單個芯片僅有幾平方毫米,卻能在實現低功耗的同時兼顧高效率的輸出,極小體積可以產生巨大能量,為系統載荷的順利運轉提供強大助推。”中國電子科技集團專家表示,團隊為貨運飛船的關鍵器件研制配套了多款核心芯片、功放模塊、電纜等產品,助力塑造更加智能、輕量的飛船載荷。

  本次任務中,中國航天科工集團三院33所自主研制的石英撓性加速度計再次搭載飛船出征,它能夠在太空微重力環境下提供精准的加速度測量,從而幫助飛行器實時把握姿態,成為九天之上展現“中國精度”的重要器件。

  天舟七號還搭載了一位新“乘客”,它就是由中國航天科技集團五院529廠研制的可在軌獨立更換熔斷器的新型供電插座。在空間站建造階段初期,供電插座的安裝方式一旦發生熔斷器熔斷,隻能進行整機更換,由航天員將供電插座帶回地面並返廠維修。該種維修方式成本高、周期長,無法實現載人航天“低成本、可重復在軌維修”的目標。

  新型供電插座具備顯著優點,航天員在軌維修時,僅需要像擰螺絲釘一樣,把供電插座外置熔斷器組件摘掉,更換新的組件即可完成,大大節約了成本和維修周期。

  空間應用系統在本次天舟七號任務中,為在軌實驗提供實驗載荷、實驗單元及樣品、實驗耗材、備品備件等上行物資,有力支持持續滾動開展空間實驗。據中國科學院專家介紹,本次任務共計上行產品61件,總重約473千克。據了解,應用物資上行后,將轉運至空間站實驗設施內開展空間生命科學、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒科學等共計33項科學實驗。

  

  版式設計:沈亦伶

  《 人民日報 》( 2024年01月18日 10 版)

(責編:周雯、張沛)

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