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仅仅是送货这么简单? 天舟一号首飞意义重大!

subtitle 网易军事04-21 10:47 跟贴 33 条

  2017年4月20日,我国首艘货运飞船天舟1号由长征7号新一代中型运载火箭发射成功,为我国未来空间站组装建造和长期运营扫清了在能源供给问题上的最后障碍。

  货运飞船是从载人飞船演变过来的。在20世纪70年代,苏联和美国开始发展体积大、寿命长、用途广的空间站。刚开始时,苏美两国都是用人货混装的载人飞船为空间站提供少量补给,每艘载人飞船1次只能为空间站运去几百千克的物资,因而大大影响了空间站的运行寿命和站上航天员在轨工作时间

  随着苏联空间站的不断发展,对运货量的要求也日益增加,于是苏联航天专家奇思妙想,从1978年开始把联盟号载人飞船改装成无人货运飞船,即去掉了联盟号飞船上的座椅、仪器仪表、返回着陆和应急救生等与载人有关的系统,以便运送更多的货物。实践证明,这种人货分开的运输方式,既能增加货物的运载量,又能降低成本,还很安全,可以说是苏联的一个创新。改装后的货运飞船称为进步号,每次飞行可为空间站送去2吨多物资。现在,俄罗斯每年向“国际空间站”发射4艘货运飞船,它们不仅为“国际空间站”运去货物,还带回大量的空间站垃圾,然后在再入大气层时烧毁。

  其实,货运飞船还有许多其他用途。例如,通过为空间站运送需要维修和更换的设备,延长空间站的在轨飞行寿命;定期为空间站上的航天员运送工作和生活用品,保障空间站航天员在轨中长期驻留和工作;不断为空间站运送空间科学实验设备和用品,支持和保障空间站具备开展较大规模空间科学实验与应用的条件;开展适应货运飞船能力的空间应用和技术试验;配合空间站进行组合体轨道和姿态控制,提升空间站的轨道高度,带回空间站上的废弃物受控陨落于预定区域大气层烧毁。

  由于空间站是在低地球轨道运行,会受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度,所以在空间站轨道高度降低到一定情况下要提升它的轨道高度才行,而携带较多燃料的货运飞船在空间站的轨道维持方面能发挥重要作用。目前,“国际空间站”主要是靠货运飞船提升空间站的轨道高度,以抵消大气阻力的影响,并使“国际空间站”与将要与之对接的天地往返运输器处于最佳对接位置。它有时也用于机动“国际空间站”轨道位置,以便躲避飞来的太空垃圾。

  俄罗斯曾用“进步”系列飞船还曾2次用于试验人造月亮。1993年2月4日,“进步”货运飞船离开了和平号空间站,它携带一把折叠好的巨大“太阳伞”——人造月亮。12分钟以后,它在离空间站160米的地方被打开,然后用这把直径22米的“太阳伞”,在距离地球350千米高的地方进行了人造月亮的照明试验,向处于黑夜的欧洲地区反射了一道宽约10千米的亮光,其亮度相当于月亮的2~3倍,从南到北扫过地球,依次照亮了里昂、日内瓦、慕尼黑和白俄罗斯。1999年的2月4日,俄罗斯用“进步”系列飞船再次实施了一次人造月亮试验

  俄罗斯的“进步”系列飞船在2001年和平号空间站寿终正寝的坠落中也发挥过重要作用。当时,与和平号对接的“进步”系列飞船通过多次点火,使和平号空间站的飞行速度不断降低,最终成功地把和平号推离原运行轨道坠入大气层,落到被称为“航天器坟场”的南太平洋某一区域。

  由此可见,货运飞船是空间站长期运行的重要物资补给线,而且还有许多其他重要用途。因此,欧洲、日本、美国也先后发展了各自的货运飞船,其中美国的载货型“龙”飞船是唯一具有回收能力的货运飞船,可把“国际空间站”的一些实验样品带回来。

  中国“天舟”货运飞船是中国载人航天工程“三步走”战略中载人空间站工程的重要组成部分。首艘货运飞船天舟1号将完成多项重要任务,例如,与天宫2号空间实验室配合,验证推进剂在轨补加技术;全面考核货运飞船的功能和性能;在空间实验室配合下,开展货运飞船控制组合体、绕飞至前向交会对接、快速交会对接等试验;支持开展空间应用及技术试(实)验。

  我国未来的空间站将长期在轨飞行,所以需要定期在轨补加推进剂。天宫2号2的任务之一就是要掌握这项技术,把天舟1号携带的推进剂补加到天宫2号上,其技术研究成果可直接应用于后续空间站工程。在天舟1号升空之前,掌握了在轨推进剂补加技术的国家只有俄罗斯和美国,其中,实现在轨加注应用的只有俄罗斯。目前,欧航局、日本等正在对此进行积极的研究探索。在天舟1号为与天宫2号空间实验室实施推进剂在轨补加,突破和掌握了这一技术后,我国将成为世界第2个掌握该技术的国家。

  我国研制货运飞船,一方面需验证天舟1号货运飞船与天宫2号空间实验室的交会对接技术和推进剂在轨补加技术;另一方面由于“天舟”货运飞船是我国研制的一种新型空间飞行器,其本身的性能也需验证。货运飞船要求可靠、高效、经济、多功能,才能大幅度提高货物的运力,满足今后空间站较大的物资需求。

  天舟1号有许多亮点,例如,上行载货量达6.5吨,上行载货比达0.46,这2项指标在世界现役货运飞船中都是最高的;能在轨实施航天器间推进剂补加;首次以天基测控体制为主实施飞行控制,这可避免测控受地面或海上的地域限制,实现对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪,确保对在轨异常的及时监测处置,大大降低人力物力财力等成本;首次大规模推动核心元器件自主可控,将未来空间站建设的关键命脉牢牢握在手中;首次开展全自主快速交会对接试验,缩短对接时间,不仅可使航天员舒服许多,还能更好开展一些空间生命科学实验以及满足应急需求;在满足运输货物需求的同时,还能在轨开展10余项载荷试验,实现“一次飞行、多方受益”的目标;在飞行任务结束后天舟1号实首次实施主动离轨受控陨落主动离轨,这样既能避免自身成为太空垃圾,又可避避免对地面人身财产造成威胁。

  天舟1号受控离轨,陨落至南太平洋预定区域后;天宫2号留轨继续开展拓展试验和应用。天宫2号任务最终完成后,我国将进入空间站的建设阶段。

  作者:杭添仁

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