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北京时间2022年1月8日07:55,在天地密切协同下,“神舟十三号”乘组在“天宫”空间站核心舱内完成了“天舟二号”货运飞船与空间站组合体手控交会对接试验,成功解锁了“天舟”手控操作的新技能。

至此,“天舟二号”已经完成包括前向端口推进剂补加、机械臂辅助转位、手控遥操作等3项关键技术验证任务,特殊使命已经完成,接下来似乎就是坐等下行了。可事实并非如此,“天舟二号”还有三大任务正在展开,空间站依然需要“天舟二号”的支持。

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空间站姿态调整、轨道维持的“太空驳船”

在世界货运飞船领域,“天舟”飞船是一个全能的存在,除了能够上行燃料、水、气体、食品、器材等常规物资,还能为空间站提供姿态调整、轨道维持的服务,在现役货运飞船当中只有“进步号”有这个功能。姿态调整比较容易理解,主要涉及空间站组合体俯仰、偏航等姿态调整,飞船上有专门的调姿发动机提供动力支持。

轨道维持主要是指为空间站提供轨道抬升作业,为什么会有这种需求?空间站运行在近地轨道空间,在大气阻力、地球电磁场阻力、太阳辐射压力等的影响下,飞船飞行轨道高度逐渐下降,慢慢偏离了设计轨道,在这种偏离量还处于给定范围内时做的轨道抬升工作就称作轨道维持。同样,在货运飞船安装了轨道控制发动机用于空间站的轨道维持。

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此外,更大范围的轨道抬升或降低作业就需要货运飞船的主发动机提供支持,这类操作一般用于紧急规避、迎接对接飞船等情况,频率相对较低。对于“天宫”空间站而言,“天舟”货运飞船就像是一艘“太空驳船”,负责调整空间站的轨道和方向。

空间站的“太空加油车”

2021年5月29日,“天舟二号”升空时总计上行了6.8吨物资,其中包含2吨推进剂,氧化剂和燃烧剂分别装在4个标准贮箱里,每个贮箱储存了400升推进剂。由于“天舟二号”自身上行顺利,消耗推进剂较少,空间站运行也正常,在姿态调整、轨道维持方面也未过度消耗推进剂,使得“天舟二号”的推进剂有较可观的剩余,可以为空间站补加更多的推进剂。早在“天舟二号”完成绕飞对接时,飞船就通过前向端口为空间站进行了推进剂补加,这种补加通常是自动进行的,当空间站“油料”不足时,系统会自动判读实施补加作业。当然,在“天舟二号”下行之前的最后时刻如果推进剂还有剩余,而系统还未达到触发补加推进剂的条件,可以手动完成最后的补加作业。

目前,“天和”核心舱的前向与后向端口均设计了推进剂补加功能,在空间站长达10年以上的服役期内,需要陆续上行的货运飞船为其运送“燃料”,“天舟”就是空间站的“太空加油车”。

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空间站的“垃圾回收车”

航天员在空间站驻留期间,会产生大量的生活废弃物,这其中水和空气是可以通过再生生保系统实现循环使用的,而包装袋、厨余垃圾、大便等废弃物暂时无法循环使用,就变成了必须要丢弃的垃圾,构成空间站垃圾的主要来源。按照国际惯例,空间站生活垃圾都是通过货运飞船搭载下行的,大都与不可回收货运飞船一同烧毁于大气层,中国空间站也采取此类方式处理空间站垃圾。需要注意的是,部分垃圾在下行之前都是经过处理的,比如厨余垃圾和大便都需要添加防腐剂,以免在储存过程中腐败而产生不良影响。

对于“天舟二号”而言,在下行之前会带上“神十二”与“神十三”乘组的预留垃圾,用燃烧的方式结束自己的旅程,与太空垃圾一同回归地球。

作为一艘拥有特殊使命的货运飞船,“天舟二号”完成了“天宫”空间站关键技术验证阶段的3大关键技术验证,是一艘功勋卓著的货运飞船。作为一艘专职的货运飞船,“天舟二号”在任务的最后阶段可没闲着,需要执行补加推进剂、姿态控制和轨道维持、垃圾回收等常规任务,体现了作为货运飞船的自我修养。

作者:大白高国

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