天宮、天舟，為你們加油！——天舟一號發射前瞻

據中國載人航天工程辦公室消息，天舟一號貨運飛船計劃於4月中下旬由長征七號遙二火箭發射。

繼天舟一號貨運飛船、長征七號遙二運載火箭安全運抵中國文昌航天發射場後，4月10日上午，遠望7號航天測量船駛離中國衛星海上測控部碼頭，首次單船赴太平洋某海域執行天舟一號海上測控任務。遠望7號航天測量船的出發，標誌著「天舟一號」任務進入最後的倒計時階段。中國航天人又一次吹響了「集結號」，全力拚搏，決勝中國載人航天工程空間實驗室任務的收官之戰！

根據目前所掌握到的信息，我將對本次任務做一個較詳細的梳理，以下內容為個人拙見,僅供參考。如有不妥,還請包涵。

在對此次任務進行正式梳理前，我們不妨先對任務做一個簡單的了解。空間實驗室任務是我國載人航天「三步走」發展戰略的重要組成部分，標誌我國載人航天進入應用發展新階段，承前啟後，意義重大。飛行期間，將驗證貨物運輸和推進劑在軌補加，以及航天員中期駐留等空間站建造與運營的關鍵技術，開展較大規模的空間科學和應用試驗。為實現上述任務目標，我國載人航天工程新研製了天宮二號空間實驗室、長征七號運載火箭和貨運飛船，新建了海南文昌航天發射場，需要組織實施4次發射飛行任務。包括：長征七號運載火箭首次飛行任務、以及天宮二號、神舟十一號和天舟一號飛行任務，前三次任務已經順利實施，結果圓滿。本月中下旬將要實施的天舟一號貨運飛船任務是空間實驗室飛行任務中第四次飛行任務，是中國載人航天工程空間實驗室任務的收官之戰，所以說意義重大！

讓我們再來看看當時的畫面吧，放在一看，是不是感覺更震撼?

新一代運載火箭長征七號在海南文昌航天發射場點火升空。 新華社記者 李剛 攝

2016年6月25日20時00分，我國載人航天工程為發射貨運飛船而全新研製的長征七號運載火箭在海南文昌航天發射場點火升空。載荷組合體與火箭成功分離，順利進入預定軌道，長征七號首次飛行圓滿成功。

長征二號F-T2火箭將天宮二號空間實驗室發射升空。 新華社記者 曾濤 攝

2016年9月15日22時04分09秒，長征二號FT2火箭托舉著天宮二號空間實驗室騰空而起，奔向太空。

長征二號FY11運載火箭成功將神舟十一號載人飛船送入太空。China Daily/Reuters

2016年10月17日30分,我國在酒泉衛星發射中心使用長征二號FY11運載火箭成功將神舟十一號載人飛船送入太空。飛船順利進入預定軌道，順利將景海鵬、陳冬2名航天員送入太空，飛行乘組狀態良好，發射取得圓滿成功。10月19日3時31分，神舟十一號載人飛船與天宮二號空間實驗室成功實現自動交會對接。6時32分，航天員景海鵬、陳冬先後進入天宮二號空間實驗室。航天員景海鵬、陳冬在太空駐留33天，其中在天宮二號空間實驗室工作生活30天，開展了航天醫學實驗、空間科學實驗，包括在軌維修在內的技術試驗及科普活動等數十項工作，創下中國航天員太空飛行時間最長的紀錄。

神舟十一號飛船返回艙在內蒙古中部預定區域成功著陸。圖源：解放軍報

18日13時59分，神舟十一號飛船返回艙在內蒙古中部預定區域成功著陸，執行飛行任務的航天員景海鵬、陳冬身體狀態良好，天宮二號與神舟十一號載人飛行任務取得圓滿成功。

看完這些畫面，是不是仍然激動萬分，心潮澎湃?再過幾天，激動的時刻又要到來了，快，和我一起看看又有什麼大事要發生。

啥大事呢？當然是大家關心的天舟一號貨運飛船要發射了！

不急不急，我們先來了解一下這艘飛船吧。

天舟一號（TZ-1）貨運飛船。來源：央視新聞

天舟一號貨運飛船是我國自主研製的首艘貨運飛船，主要承擔為空間實驗室運送消耗物品、推進劑、維修設備、維修器材和試驗載荷設備等任務，並且下行一些空間站廢棄物。

【「天舟一號」長啥樣？】

我們先來看一份小檔案。

天舟一號是我國自主研製的首艘貨運飛船，採用兩艙構型，由貨物艙和推進艙組成，下面一段直徑較細的是推進艙，為飛船在空間運行提供動力，上面一段直徑較粗的是貨物艙，它全長10.6米，艙體最大直徑3.35米，太陽帆板展開後最大寬度14.9米，起飛質量約13噸，物資上行能力約6噸，推進劑補加能力約為2噸，具備獨立飛行3個月的能力，具有與天宮二號空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學實驗和技術試驗等功能， 設計在軌壽命1年 。

有的朋友說了，它和即將要對接的天宮二號空間實驗室有什麼不同呢？我們再來看一看天宮二號的基本情況。

天宮二號空間實驗室採用實驗艙和資源艙兩艙構型，全長10.41米，艙體最大直徑 3.35 米，太陽帆板展開後最大寬度18.41米，起飛質量8.6噸，設計在軌壽命 2 年。

看到這裡，通過數字的對比，是不是已經發現它們的不同了？如果不仔細看，可能還真看不出有什麼不同來，天宮、天舟確實很像。可是呢，如果仔細對比，還是可以看出來它們的差別的。

天宮二號與天舟一號對比圖 (圖源：中國載人航天官方網站)

上面是它們的對比圖。雖然只是一幅示意圖，但是它們之間的區別已經很明顯了。是什麼呢？那就是天宮二號每側太陽翼由4片太陽能電池板構成，而天舟一號每側太陽翼由3片構成，天宮二號的太陽帆板展開後的寬度比天舟一號要寬一些。根據這個特點，我們就能更快地分辨它們兩個了。

天宮二號太陽帆板展開測試。圖源：中國空間技術研究院

看了文章，之後看對接直播時，可別說分不清哪個是天宮、哪個是天舟哈，哈哈。

北京飛行控制中心屏幕畫面（模擬天宮二號與天舟一號對接）。圖源：央視截圖

怎麼樣，現在可以分辨出來了吧？

【「天舟一號」去幹啥？】

天舟不遠萬里去幹啥呢？ 天舟一號進入太空之後，要完成與天宮二號交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學實驗和技術試驗等任務。

第一個任務，就是和天宮二號進行交會對接，形成組合體。第一次與天宮二號交會對接預計於發射入軌兩天後進行。之後，組合體將進行兩個月的在軌飛行。在這期間，天舟一號將向天宮二號進行推進劑的補加。

天舟一號與天宮二號交會對接示意圖。圖源：EG365

首次對接完成後，就要實施推進劑在軌補加任務了。

推進劑在軌補加示意圖。圖源：央視新聞

看到這，有的朋友會問了，天宮二號上天的時候「油箱」沒加滿嗎？是的，相比天宮一號任務時，神十一航天員待的時間長了一倍，而且還進行了大批量的空間應用試驗，綜合各種因素，天宮二號的的燃料需要比過去要多很多。但是天宮二號的重量卻和天宮一號相同，換句話說，僅僅靠去掉一個航天員是不夠的，天宮二號自己也要減肥「縮胃」，更重要的是，要依靠給力的天舟貨運飛船。

因為有貨運飛船來給自身補加推進劑。所以天宮二號攜帶的推進劑比天宮一號少了一些。

所謂推進劑補加，形象地說就是「太空加油」。看似簡單，卻是公認的世界性難題，目前僅有俄羅斯、美國等極少數航天強國掌握這項頂尖技術。中國要建造空間站，必須要掌握這項關鍵技術，因為太空航天器在軌運行期間，需要消耗推進劑來維持軌道和姿態，但航天器發射時所攜帶的推進劑的量是一定的，推進劑消耗完畢，就意味著航天器壽命的終結，必須通過不斷給空間站提供推進劑，維持空間站長期運行。

這是第二個任務，也是本次天舟一號貨運飛船最重要的一項任務，就是與正在太空運行的「天宮二號」空間實驗室進行交會對接，驗證推進劑在軌補加技術。而這項技術也是後續我國建造空間站最為關鍵的技術之一。那麼，「太空加油」和我們平時在陸地上加油有什麼不同呢?

北京航天飛行控制中心副主任李劍此前曾介紹，天舟一號是我國全新設計的飛船。它擁有兩個獨立設計的推進劑儲箱，不僅為天宮二號攜帶一箱推進劑，用於自身控制的推進劑也可以「轉讓」。

「推進劑補加是『慢工出細活』的過程，需要5天左右時間。」李劍說，以前無人及載人飛船的對接機構主要是電路連接，為了補加燃料，貨運飛船跟天宮二號增加了液體連接，而且推進劑和氧化劑分別有不同介面。燃料補加共有30多個步驟，所需地面操作十分複雜，出現應急情況還要進行在軌處置，需要地面飛控進行複雜的操作。

推進劑補加示意圖。圖源：騰訊視頻

推進劑補加系統的簡單工作原理是這樣的：首先，天宮二號啟動壓氣機將貯箱里的增壓氣體回抽到高壓氣瓶中，當貯箱壓力下降到適宜補加的壓力後，貨運飛船將貯箱內的推進劑通過艙外補加管路擠壓到天宮二號的貯箱里。原理很簡單，但要做到補加系統長壽命、高可靠性，困難重重。在地面加註推進劑尚且困難而又危險，試想在茫茫太空進行無人操作的推進劑補加是一件多難的事情。由於這些技術在地面沒有辦法模擬實現，所以必須要在太空環境中實際操作，才能夠檢驗技術的可靠性，而這也賦予了「天舟一號」更艱巨的任務。

推進劑補加系統簡單工作原理圖。圖源：央視截圖

其實，之前，我們已經進行了一次對衛星進行在軌加註的試驗，並獲得圓滿成功。在去年的長七首飛任務中，由國防科技大學自主設計研製「天源一號」衛星在軌加註實驗系統搭載長征七號運載火箭，在我國文昌衛星發射中心發射升空，準確進入預定軌道。隨後幾天，「天源一號」根據預定計劃進行了衛星在軌加註核心關鍵技術試驗與驗證，獲取了3種貯箱加註全過程的完整視頻和相關試驗數據，加註過程穩定，測量與控制精度高，實測結果滿足設計指標要求，本次試驗為我國掌握衛星在軌加註技術奠定了堅實基礎。這不僅為我國掌握衛星在軌加註技術奠定了堅實基礎，而且為天宮二號空間實驗室推進劑在軌加註積累了寶貴經驗。這次天舟一號推進劑在軌補加是我國衛星在軌加註技術的再驗證、再提升，很快，就會逐漸走向成熟，為未來空間站建設任務鋪平道路，為空間站的長期運營提供保證。

天宮二號成功進入軌道後，在軌補加系統便在外太空靜候著貨運飛船的到來，那一刻，讓我們共同期待。

這一階段任務完成之後，天舟一號將撤離天宮二號。由於未來的空間站將有前、後兩個對介面，所以天舟一號撤離之後，將繞飛到天宮二號的另一側，進行第二次對接，檢驗天舟一號前向對接能力。

其實繞飛實驗不是第一次驗證了，在神舟十號與天宮一號對接任務時已經驗證過了，飛船繞著目標飛行器(天宮一號)進行繞飛，最後結果圓滿，很成功！這次再次安排這項實驗，主要還是考慮為將來空間站建造所準備，因為空間站上可能有多個對介面，那麼飛行器不一定是從一個方向對它進行對接，要繞到另外一個口上去對接。這樣的話就需要對繞飛這項功能進行進一步考核。

繞飛對接模擬動畫。圖源：騰訊視頻

在完成繞飛試驗後，天舟一號會與天宮二號再次分離，兩個飛行器將獨立飛行三個月。這期間，天舟一號主要完成搭載的空間科學試驗。

天舟的任務被安排的滿滿當當的。第三個任務，就是要在獨立飛行的三個月內，開展一些空間科學實驗。此次天舟一號上總共搭載了40台設備，要進行13項太空試驗。空間應用系統將在天舟一號貨運飛船上開展多項科學實驗研究及技術驗證試驗。包括驗證非牛頓引力實驗檢驗的關鍵技術、主動隔振關鍵技術，為空間站開展相對論與引力物理實驗奠定技術基礎；開展微重力對細胞增殖和分化影響研究；驗證兩相系統實驗平台關鍵技術，重力對蒸發與冷凝傳熱傳質過程的影響規律研究。

而在這三個月的末期，天舟一號還要與天宮二號進行最後一次對接，驗證自主快速交會對接技術，要求兩個航天器在6個小時左右實現對接。這也是比較新的試驗項目。試驗取得突破後，將來包括載人船、貨船都可以採取這種對接方式，縮短了對接時間，航天員也會舒服一些。

快速交會對接技術模擬動畫。怎麼樣，是不是很期待？航天員應該更期待，哈哈。圖源：騰訊視頻

所謂快速交會對接主要針對常規２天交會對接模式而言， 它的交會對接周期在１天以內。早期俄羅斯進行過47分鐘和13小時左右的近地軌道交會對接， 早期美國則進行過94分鐘和8小時的近地軌道快速交會對接。其後很長時間美俄都採用２天常規交會對接模式。

2012年8月1日23：35（莫斯科當地時間）俄羅斯進步M－16M貨運飛船發射升空，飛船在發射6h後與「國際空間站」對接，這是貨運飛船首次測試快速交會對接模式。此後又成功進行了2次，3艘「進步」貨運飛船「快速對接」飛行試驗成功後。俄羅斯開始試驗載人飛船的快速對接。

2013年3月28日，俄羅斯聯盟TMA－08M載人飛船發射升空，飛行5小時44分鐘後，首次實現了載人飛船與「國際空間站」的「快速對接」。而以往「進步」號貨運飛船和「聯盟」號載人飛船在對接前要繞地球飛行 34 圈，花費近兩天時間。

我們的神舟飛船對接也是常規的2天對接模式，待飛船完成遠距離導引控制，飛船的自主控制， 再考慮到對接時刻的測控支持、節省能源、燃料等因素。在飛船發射後1天加上18到19個小時後，就可以對接了。嚴格來說，只要完成這些任務後的任何時刻都可以進行對接，但是考慮到所用推進劑最少、地面支持最方便，所以，才選定了飛船發射後1天加上18到19個小時進行交會對接，從前幾次對接情況來看，首次對接都是在飛船發射後 1天加上18到19個小時進行的，可以想像，航天員是如何在狹窄的返回艙里是度過這40多小時的。

我們的「神舟」飛船應該比「聯盟」飛船舒適一些，其實也舒適不多少，哈哈。大家都知道，「聯盟」飛船是非常擁擠的飛船，3名乘員在船內自由空間很小，在這樣的飛船里3個人飛行50小時，繞地球飛行34圈，乘員和遊客都難以忍受。有過飛行經驗的航天員普遍認為「聯盟」飛船缺乏舒適性。他們說：「飛船里廁所挨著睡覺的地方，也挨著其他夥伴，還有吃的，這就像在一輛大眾甲殼蟲汽車中生活兩天。」哈哈，所以，航天專家想到了將「快速交會對接」應用到載人飛行上，縮短了對接時間，航天員也會舒服一些。

非常期待這次試驗。可是呢，從現在算起，差不多要等半年之後才能開展這項快速交會對接試驗呢，所以，請耐心等待，哈哈。

【「天舟一號」還帶了啥？】

除了攜帶2噸重的燃料、40台設備，天舟一號這次還會帶點啥呢？

在飛船的外部，還將搭載一顆小衛星——「絲路一號」科學試驗衛星01星。這次將隨「天舟一號」貨運飛船升空，由飛船搭載的立方星部署發射器發射。西安測繪研究所、西安航天基地、西安航天天繪數據技術有限公司、中國科學院西安光學精密機械研究所、西安電子科技大學五家單位聯合提出和建設「絲路微小衛星群對地觀測系統及其示範應用工程」，已作為行業重點項目列入西安市系統推進全面創新改革試驗方案和陝西省「十三五」發展規劃。「絲路一號」科學試驗衛星01星擔負微小衛星群技術試驗與演示驗證任務，將實現微小衛星關鍵技術的有效突破，是絲路微小衛星群效能發揮的起點。

絲路微小衛星群的研製、發射、運營旨在打造陝西的自有衛星品牌。

近些年，商業航天風生水起。隨著航天科工火箭技術有限公司和中國長征火箭有限公司成立後，近10家民營商業航天企業也相繼成立，這標誌著我國商業航天正迎來一個快速發展的時期。

這顆衛星自去年底通過項目評審後，一直沒有新的消息。相信之後應該會有報道的。

圖中黃色圓圈處應該是「絲路一號」科學試驗衛星01星的部署位置。圖源：騰訊視頻

除了搭載燃料、設備、小衛星，還有木有？有沒有帶點吃的喝的什麼的？（雖然沒有航天員到訪，哈哈）

天舟一號擔負著驗證未來空間站物資的運輸任務，什麼能運什麼不能運，運送的過程貨物會發生怎樣的變化，這些都是需要一一驗證的，所以這次天舟一號上運送的可都是實實在在的「真傢伙」。來看看有哪些「真傢伙」？據天舟一號貨運飛船總設計師白明生介紹說，這次，將攜帶航天員的生活物資，包括吃穿用住的這些東西，還有出艙的艙外服，還有飲用水，專門的有水箱，通過天舟一號的運輸裝載，檢驗天舟一號飛船是不是滿足不同貨物運載的要求。

來，看看天舟一號貨運飛船內部，是不是很寬敞，各種貨物都已打包好。準備出發！圖源：騰訊視頻

了解完了天舟一號長啥樣、去幹啥、帶了啥，接下來，我們簡單看看這次的任務進程。

【「天舟一號」貨運飛船任務進程】

2017年1月12日，我國自主研製的首艘貨運飛船天舟一號通過出廠評審。

2017年2月5日，天舟一號乘「長英」號貨輪從天津港啟程前往海南文昌航天發射場。

天舟一號乘「長英」號貨輪從天津港啟程前往海南文昌航天發射場。圖源：央視新聞

2017年2月13日，經過約一周的海陸運輸，天舟一號安全運抵海南文昌航天發射場。之後，將開展發射場區總裝和測試工作。

2017年3月2日晚，用於發射天舟一號的長征七號遙二火箭乘「緒揚16」號貨輪從天津港起航，前往文昌航天發射中心。

2017年3月9日17點左右，長征七號遙二火箭順利抵達海南文昌清瀾港，並於11日安全運抵文昌航天發射場。之後，將開展發射場區總裝和測試工作。

2017年3月20日，天舟一號搭載的空間應用系統已進入海南文昌航天發射場，並完成了有效載荷自檢和裝船、載荷綜合電測等工作，各有效載荷工作正常、狀態良好。

日前，據長征七號運載火箭的專家透露，長征七號運載火箭自3月上旬抵達海南文昌航天發射場後，已經完成了垂直總裝、單元測試、分系統測試，各項測試指標正常、火箭狀態良好。

接下來，我們就要迎來長征七號遙二火箭的垂直轉運了，期待再次看到這樣美麗的畫面！

2016年6月22日，長征七號運載火箭垂直轉運至發射區。新華社記者 曾濤 攝

在這美好的四月，中國航天人再次向世界宣告：我們準備好了！相信中國載人航天工程空間實驗室任務一定會取得圓滿成功！

中國航天事業自1956年創建以來,已走過60年光輝歷程，今年的4月24日，中國航天事業發展將迎來61周年的紀念日。同時這也是第二個「中國航天日」，即將出征的「天舟一號」貨運飛船是給第二個「中國航天日」最好的獻禮！預祝 「天舟一號」貨運飛船發射取得圓滿成功，期待後期補加、實驗任務一切順利！

從無到有，從小到大，從弱到強，經過幾代航天人的連續奮鬥，中國走出了一條自力更生、自主創新的發展道路。我們可以看到，我們目前在載人航天上所做的努力，所安排的任務，都是向著未來空間站的方向發展。我們正在一點點的邁向空間站時代！我們正在一步步的搭建我們在太空的家！讓我們共同期待那一神聖時刻的到來！

中國空間站基本構型。圖源：互聯網

【關於發射時間】

相信這也是每次發射前眾人最關心的事情，和之前交會對接任務一樣，即將要發射的飛船（天舟一號）或航天器的發射時間是與飛行的目標飛行器（此次就是與天宮二號）是相關聯的， 為什麼這麼說呢，因為要進行交會對接。 其中的一個重要因素就是天宮二號的在軌位置，其次就是地球日照位置，再有就是當天的天氣情況。

共面是交會對接的最基本的要求，沒有這個要求，交會對接不可能完成，如果錯過了發射窗口，後面的任務必須要進行調整，為了保證零窗口發射，採取了很多措施，比如要自動點火。根據天宮二號（TG-2）軌道的3天回歸性質，「回歸」的意思是星下點軌跡重複。星下點軌跡重複的話，軌道面與發射場的相對位置當然也一樣。所以每46圈（大約3天）一定會出現一個發射窗口。最近，天宮二號（TG-2）一直在軌控，並於最近幾天趨於平穩，根據最新TLE（兩行軌道數據）預報，如果20日發射，共面窗口為北京時間晚上7:40左右。

所以，據此預計用於發射「天舟一號」貨運飛船的「長征七號遙二」運載火箭發射時間為：北京時間2017年4月20日19時40分，這個時間應該和實際的發射時間差不多，誤差應該很小。

【關於天氣】

從近三年的歷史天氣記錄來看，文昌4月份的天氣以多云為主，並且伴有雷電、暴雨等強對流天氣。

想去發射場參觀、觀看發射的朋友要注意這一點，提前做好準備。希望發射當天是晴天吧！

【關於直播】

天舟一號即將發射，央視新聞將如何陪伴呢？

去年，長七首飛和長五首飛時CCTV-13採取的都是發射後放錄播視頻或延遲播出的報道形式。長五首飛時，一個央視新媒體無人值守直播平台陪到了我們最後。首飛任務意義重大，壓力也很大，廣大人民群眾還是表示理解的。但是來到了2017，對於長七的第二次飛行，也是長征七號的真正意義上的首次應用性飛行，我相信很多人還是有很多疑問的，這次發射會無延遲直播嗎？我們有沒有這份自信？希望能有這份自信吧！

特別節目如何安排，目前還不得而知。如果不直播，我是說如果，採取放錄播的話，正巧臨近《東方時空》節目播出。主播張羽是否會再次陪伴我們呢？長七和長五首飛時，都是張羽在《東方時空》陪伴著我們。

會再次陪伴我們嗎？圖源：央視截圖

不管是誰主持，我們都樂意看，只要直播此次發射就好。天宮二號空間實驗室總設計師朱樅鵬此前在接受央視採訪的時候說：2017年的任務同樣非常艱巨，但是我有信心，我相信今年的任務同樣會像2016年一樣圓滿完成！

信心源自實力，相信中國航天會更加自信地面向未來！

好了，先說到這兒，謝謝大家閱讀到了最後。後續精彩內容，我會及時和大家分享。

預祝此次發射取得圓滿成功！加油！天宮、天舟，為你們加油！

參考資料來源：中國載人航天官方網站、央視網、新華網、互聯網等。

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