天舟一號貨運飛船發射在即 將進行3次「太空加油」

北國4月桃花爛漫、春光旖旎的時節，南海之濱的文昌航天發射中心在海風輕拂之下已透著幾分燥熱。在這裡，中國航天精兵又一次吹響了「集結號」，而這次他們肩上的重擔是實施天舟一號貨運飛船任務，決勝中國載人航天工程空間實驗室任務的收官之戰。中國載人航天工程空間實驗室一共有4次飛行任務，已圓滿實施了3次。

2016年6月25日，長征七號運載火箭首飛，這是中國載人航天工程空間實驗室飛行任務的開局之戰。兩個多月後，9月15日，天宮二號空間實驗室順利升空。10月17日，神舟十一號載人飛船發射升空，精確入軌並於2天內完成與天宮二號自動交會對接，形成的組合體在軌飛行30天。11月18日，神舟十一號返回艙實施返回。根據中國載人航天工程辦公室披露的信息，第四次飛行也就是天舟一號貨運飛船發射任務將於近期開展。

中國太空貨運船國際領先

作為中國首個貨運飛船，天舟一號由中國空間技術研究院研製，主要承擔向空間實驗室運輸貨物和推進劑太空在軌補加的工作。就其承擔的貨運任務來看，天舟一號的運載能力堪稱強大。這一點表現在其大容積上。它採用兩艙構型，由貨物艙和推進艙組成。其總長為10.6米，最大直徑3.35米，起飛質量重約13噸，太陽帆板展開後最大寬度14.9米。其體積比天宮二號和神舟飛船都要大，實際上，它是目前我國體積最大、重量最大的航天器。此外，其強大運載能力還表現在載貨比指標上。據天舟一號貨運飛船總設計師白明生介紹，天舟運載能力是根據空間站的規模來設計的，天舟一號的載貨比（即貨物重量占整個飛船的總重量的比例，是考核貨運飛船的主要指標，載貨比數值越高，說明運載效率越高）較高，將來還可以進一步優化到0.48，該數值將超越歐洲、日本等國家的現役貨運飛船，處於國際領先水平。

天舟一號不僅自身具備獨立飛行3個月的能力，而且還有對天宮二號空間實驗室實施推進劑在軌加註的重要使命。據白明生介紹，天舟一號攜帶約2噸重推進劑包括氧化劑和燃燒劑，不僅量足夠，而且還有備份。

運載火箭安全性能高位再攀升

即將承擔天舟一號貨運飛船發射任務的是長征七號運載火箭，它們一起組成了空間實驗室的貨物運輸系統。

長征七號是新一代中型運載火箭。可為我國載人航天工程發射貨運飛船，也可用於發射人造衛星等其他載荷。箭體總長53.1米，芯級直徑3.35米，捆綁4個直徑2.25米的助推器，採用液氧煤油發動機等新技術，近地軌道運載能力13.5噸。航天科技集團一院長征七號運載火箭總指揮王小軍介紹說，正是運載能力強、可靠性高，它才能承擔發射天舟一號貨運飛船的任務。此外，長征七號的安全性也有進一步提升，具體來說，現役其他運載火箭可靠性達到97%，長征七號進一步提升到98%。雖然其首飛表現完美，但是為適應即將到來的發射任務，長征七號遙二火箭在首飛試驗結果分析基礎上，按照發射天舟一號貨運飛船的狀態變化要求，進行了相應優化設計，進一步提高了相關產品的可靠性，以滿足發射的任務要求。

長征七號遙二火箭按流程完成了出廠前的所有研製工作，從天津港啟程後，經海路運輸安全運抵文昌航天發射場，並隨後開展發射場區總裝和測試工作。目前，發射場設施設備狀態良好，各項準備工作有序進行。對長征七號與天舟一號即將開啟的太空旅程，航天科技集團長征七號運載火箭副總設計師程堂明表示十分期待，因為長征七號的當初立項就是為發射貨運飛船，可以說為貨運飛船而生的，而這將是其履行使命的第一次應用發射，意義重大。現在只待迎來激動人心的發射時刻。

「太空加油」將書寫中國航天傳奇

按計劃，天舟一號發射入軌後，將與在軌運行的天宮二號先後進行3次交會對接、3次推進劑在軌補加以及空間應用和航天技術等多領域的實驗項目。

第一次與天宮二號交會對接預計於發射入軌兩天後進行，二者組合體隨後在軌飛行兩個月。期間，計劃完成3次推進劑在軌補加試驗，同時測試貨運飛船對組合體的控制能力。

推進劑在軌補加技術俗稱「太空加油」技術，是天舟一號核心目標任務之一，是空間站建設的標配。由於空間站在太空軌道運行會受到殘存大氣阻力的影響而逐漸降低軌道高度，為了保持原有高度，就必須消耗燃料推動其上升，這就需要貨運飛船為空間站進行燃料補充。天舟一號將通過一些特有的介面將燃料加註到天宮二號中，創造中國航天新篇章。

上述任務完成後，天舟一號將與天宮二號分離，之後從另一側與天宮二號進行二次對接。白明生指出，第二次對接的主要任務是進行繞飛實驗，檢驗天舟一號前向對接能力。他解釋說，天宮二號空間實驗室和未來的空間站有前向後向兩個對介面，這就要求貨運飛船具備後向對接和前向對接能力。屆時，天舟一號與天宮二號分離後，再繞飛天宮二號進行前向對接。

完成繞飛試驗以後，天舟一號將與天宮二號再次分離，各自獨立飛行3個月。這期間，天舟一號的主要任務是完成搭載的空間科學試驗。之後，按照計劃，天舟一號第三次實現與天宮二號交會對接。值得一提的是這次交會將用約6個小時完成，將是一次名副其實的自主快速交會對接。

除了空中加油和交會對接實驗之外，天舟一號還開展多項科學實驗研究及技術驗證試驗。其中，「非牛頓引力實驗檢驗的關鍵技術驗證」將在軌測試高精度靜電懸浮加速度計的工作性能，獲得的試驗結果將為我國「衛星重力測量」「空間引力波探測」等空間計劃提供重要支撐。此外，「微重力對細胞增殖和分化影響研究」項目有望應用於心臟和肝臟疾病的治療、器官移植、生殖健康以及預防和治療骨質變化疾病等方面。全部完成上述任務後，天舟一號將受控離軌，隕落至預定安全海域。

我們相信，天舟一號與長征七號構成的中國載人空間站貨運系統將是引以為傲的夢幻組合，它們攜手將實現中國空間站新的關鍵技術突破，取得中國載人航天工程新的重大勝利。（張保淑）

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