中國第一艘貨運飛船，誕生！
2017年4月20日，中國第一艘貨運飛船「天舟一號」從新建成的海南文昌發射場，使用新研製的「長征七號」運載火箭發射成功。
這是中國朝著2022年後建成自己的空間站邁出的又一堅實步伐。
▼
2017年4月20日，海南文昌發射場，天舟一號貨運飛船發射升空/百度
按照我國當前的規劃，到2022年前後，中國將建成自己的空間站，而在2025年前後，當前由美俄主導，17個國家參與聯合建設的國際空間站（ISS）將有可能退役，因此，在本世紀2020年代，將有可能出現太空中只有一座中國空間站的情況。
為了實現建設自己空間站的計劃，就需要突破一系列的技術限制。1992年，中國政府決心實施中國載人航天工程，工程代號「921」，項目開啟後迅速推進，1999年開始連續發射4艘無人技術驗證飛船，技術上層層遞進，穩步前行，到2003年終於成功將中國第一位宇航員楊利偉送入太空（神舟五號）。
未來中國空間站的想像圖/新華社
隨後，中國以兩到三年為節奏，穩紮穩打，逐項突破未來建設空間站所需要的各項關鍵技術，包括多人多天飛行，飛船在軌交會對接，宇航員太空行走與艙外航天服技術，以及宇航員中期太空駐留等等；
以上這些技術都是構建一座空間站的過程中所必須掌握的技術。而一旦空間站建成，我們就需要考慮其他方面的問題，其中一個關鍵的問題就是：宇航員要長期在空間站上生活，他們的生活和實驗需要的物資如何運上去，空間站上產生的廢棄物如何運走？
這就是貨運飛船的功能和使命，而我國研製的貨運飛船系列，名叫「天舟」。
地面訓練中的楊利偉，他是中國第一位進入太空的宇航員/新浪
/為何要研製貨運飛船？
不同於專門運人的「神舟」系列飛船，「天舟」系列飛船專門運貨。神舟飛船在搭載宇航員的同時當然也可以搭載一部分貨物，但是數量不多。神舟飛船一次除運送航天員外，只能攜帶大約300公斤的物品。
這聽起來很多，但未來航天員要在空間站長期工作生活，就必須儲備大量的食物、水、氧氣和科研所需的材料以及設備，這點運量是根本不夠的。相比之下，由中國航天科技集團五院負責研製的「天舟一號」貨運飛船每次飛行最多可以搭載5500公斤貨物，加上推進劑達到6.5噸，可以滿足三名航天員9個月的吃用和科研所需。
這是歐洲ATV貨運飛船抵達國際空間站之後，兩位在空間站上的俄羅斯宇航員進入貨運飛船的情景，通過這張照片，可以看到貨運飛船內部的樣子/wiki
你可以簡單地這樣理解：神舟飛船就像載客大巴，而天舟飛船就像集裝箱貨車。客運大巴在運送乘客的時候當然也可以搭載少量的物品，但這點量和貨車相比就差得遠了。
另外就是一個成本的問題。神舟飛船和天舟飛船在設計上有很多類似之處，但也有明顯的區別。其中外觀上最大的不同就在於艙段結構，神舟飛船是三艙段設計，主要包括軌道艙、返回艙、推進艙。其中推進艙負責飛船的動力，返回艙則擁有隔熱設計，能夠確保宇航員們安全返回地面，而軌道艙則會留在軌道上，繼續執行更多任務。
地面車間內的「天舟一號」貨運飛船/eet-china.com
作為比較，天舟飛船是兩艙段設計，即貨物艙和推進艙。由於不載人，也就不用考慮昂貴的生命維持系統，天舟飛船的成本要低得多。當天舟飛船將貨物運送到未來的中國空間站之後，宇航員們將進入天舟飛船，把貨物搬走，並將空間站上的廢棄物放入天舟飛船貨物艙。
此後，天舟飛船就將離開空間站，並攜帶著這些廢棄物一同在地球大氣層中全部燒毀。當然，在離開之前，天舟飛船會用盡全力，將空間站的軌道高度推高一點，幫助進行軌道維持工作。
天舟一號長啥樣？/人民日報
/天舟一號
2017年4月20日19時41分35秒，中國第一艘貨運飛船「天舟一號」從新建成的海南文昌發射場，使用新研製的「長征七號」運載火箭發射成功。
「天舟一號」飛船全長10.6米，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12.91噸，可以搭載5.5噸貨物外加一頓多的燃油。實際上這也使它成為我國發射的質量最大的航天器之一，要知道前不久剛剛墜落的天宮一號也就8噸多。
天舟一號設計特點/人民日報
另外，相比國際現役的同類型飛船，「天舟一號」的設計都是非常先進的。比如目前為估計空間站運送貨物的主力之一，俄羅斯的「進步」貨運飛船，每次運貨量只有2.5噸左右，天舟飛船是它的兩倍不止。天舟飛船的載貨比，也就是貨物重量占整個飛船的總重量的比例，達到了0.48，這是相當先進的。
作為天舟飛船的第一次飛行，本次的主要任務是與在軌運行的天宮二號空間實驗室實現自動交會對接並補加推進劑。
天舟一號與天宮二號自動對接過程/央視網
不過，因為當「天舟一號」與「天宮二號」進行自動對接的時候，「天宮二號」空間實驗室中並沒有航天員值守，因此它搭載的貨物也就沒有辦法從「天舟一號」中搬出來放進「天宮二號」。
因此，作為一次技術檢驗，這次發射中，「天舟一號」並沒有攜帶真正的物資設備，而是用相同重量的東西替代貨物的重量進行試驗。
天舟一號任務過程示意圖/央視網
在完成全部預定實驗工作之後，在地面控制下，「天舟一號」飛船經兩次制動，軌道高度不斷下降，最終在2017年9月22日18時左右進入大氣層燒毀，殘骸隕落至南太平洋。
編者按：
《天文史上的今天》欄目是老嚴的一次個人歷險，試圖通過堅持365天，完整記錄一年中每一個日子在人類漫長的天文歷史中留下的印記。
挫折中前進。
文/老嚴編輯/懷塵
中國國家天文
ChineseNationalAstronomy
微信號：chineseastronomy
《中國國家天文》雜誌由國家天文台主辦。
本刊面向廣大公眾，關注天文與人文相結合，
提供科學性、文化性、藝術性、收藏價值兼備的天文學內容及文化生活。
中國國家天文願與你一同守望宇宙星辰。
TAG:中國國家天文 |