天舟一号发射成功!解密其七大首创“独门功夫”

4月20日19时41分,搭载天舟一号货运飞船的长征七号遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,约 596秒后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。

这是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次飞行试验。飞船入轨后,将按预定程序与在轨运行的天宫二号先后进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接,3次推进剂在轨补加,以及空间应用和航天技术等领域的多项实(试)验。

期间,天舟一号与天宫二号组合体在轨飞行约2个月,天舟一号独立飞行约3个月。完成既定任务后,天舟一号将受控离轨,陨落至预定安全海域;天宫二号留轨继续开展拓展试验和应用。

目前,天宫二号运行在距地面393公里的近圆对接轨道,设备工作正常,运行状态良好,满足交会对接任务要求。

长征七号遥二运载火箭与之前执行首飞任务的长征七号遥一运载火箭技术状态基本一致,为满足发射货运飞船要求,进行了部分技术状态更改,进一步提高了安全性与可靠性。这是长征系列运载火箭的第247次飞行。(杨欣、肖建军)

20日19时41分,随着长征七号火箭的冉冉升起,我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”启程前往太空,将于2天后与天宫二号进行对接。

作为我国载人空间站工程的重要组成部分,它承担了为空间站“加油”和运输货物的重担,并负责将未来空间站里的废弃物带回大气层烧毁。

过去整整6年的时间里,天舟一号“隐姓埋名”苦练内功,经历了上千小时测试验证,经受了上百次大型试验考核,百炼成钢。一方面,继承了来自我国载人飞船以及空间实验室的成熟技术,根红苗正;另一方面,也首创了自身的七大“独门功夫”,青出于蓝而胜于蓝。

独创一:“快递小哥”首次执行任务

未来,我国要建造长期有人照料的空间站,就需要输送航天员所需的生活、工作物资、空间站运转所需的推进剂。天舟系列货运飞船就是面向我国空间站建造和运营物资运输补给任务的,全新研制的航天器。因为天舟一号“只运货、不送人”,它被一些媒体形象地称为“快递小哥”。

这位“小哥”身高10.6米,体宽3.35米,体量与和天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室相当,但肚大能容,运送相当于自身重量6吨多的货物不在话下,上行载货性价比优于国际现役货运飞船,快递货物经济实惠。天舟一号采取了货物舱和推进舱的两舱结构,最大限度地满足了它货物装载以及提供能源、控制动力等的需求,做到了简洁却不简单。

独创二:首次在轨实施飞行器间推进剂补加

就像汽车需要加油,未来空间站长期在轨也需要“加油”,这项任务就由“天舟”系列货运飞船来完成。在天舟一号之前,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。欧空局、加拿大、日本等也在此方面进行着积极的研究探索,国际上在该领域的比拼从未停歇。

在此次飞行任务中,天舟一号与目前正在轨飞行的我国首个空间实验室——天宫二号将实施我国首次推进剂在轨补加,并计划开展多次推进剂补加试验,突破和掌握推进剂补加技术,为我国空间站组装建造和长期运营扫清在能源供给问题上的最后的障碍。

独创三:首次以天基测控体制为主实施飞行控制

以往,我国对航天器的跟踪、测控以及在轨异常的及时监测处置,主要依赖陆基测控站和海基测量船。这就需要耗费大量的人力物力建造、维护地面测控站和海上测量船,研制人员奔波在各个站点之间开展相关试验,并且受到跨国、跨境地域限制。

天舟一号首次采用了以天基测控体制为主的设计原则。简单来说,就是将原本在地面或海上的测量系统“搬”到了天上,避免了在地面或海上的地域限制,实现了对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪,以确保对在轨异常的及时监测处置,降低了人力、物力、财力等成本。

4月20日19时41分,搭载天舟一号货运飞船的长征七号遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,约 596秒后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。

这是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次飞行试验。飞船入轨后,将按预定程序与在轨运行的天宫二号先后进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接,3次推进剂在轨补加,以及空间应用和航天技术等领域的多项实(试)验。期间,天舟一号与天宫二号组合体在轨飞行约2个月,天舟一号独立飞行约3个月。完成既定任务后,天舟一号将受控离轨,陨落至预定安全海域;天宫二号留轨继续开展拓展试验和应用。

目前,天宫二号运行在距地面393公里的近圆对接轨道,设备工作正常,运行状态良好,满足交会对接任务要求。

长征七号遥二运载火箭与之前执行首飞任务的长征七号遥一运载火箭技术状态基本一致,为满足发射货运飞船要求,进行了部分技术状态更改,进一步提高了安全性与可靠性。这是长征系列运载火箭的第247次飞行。(杨欣、肖建军)

20日19时41分,随着长征七号火箭的冉冉升起,我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”启程前往太空,将于2天后与天宫二号进行对接。

作为我国载人空间站工程的重要组成部分,它承担了为空间站“加油”和运输货物的重担,并负责将未来空间站里的废弃物带回大气层烧毁。

过去整整6年的时间里,天舟一号“隐姓埋名”苦练内功,经历了上千小时测试验证,经受了上百次大型试验考核,百炼成钢。一方面,继承了来自我国载人飞船以及空间实验室的成熟技术,根红苗正;另一方面,也首创了自身的七大“独门功夫”,青出于蓝而胜于蓝。

独创一:“快递小哥”首次执行任务

未来,我国要建造长期有人照料的空间站,就需要输送航天员所需的生活、工作物资、空间站运转所需的推进剂。天舟系列货运飞船就是面向我国空间站建造和运营物资运输补给任务的,全新研制的航天器。因为天舟一号“只运货、不送人”,它被一些媒体形象地称为“快递小哥”。

这位“小哥”身高10.6米,体宽3.35米,体量与和天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室相当,但肚大能容,运送相当于自身重量6吨多的货物不在话下,上行载货性价比优于国际现役货运飞船,快递货物经济实惠。天舟一号采取了货物舱和推进舱的两舱结构,最大限度地满足了它货物装载以及提供能源、控制动力等的需求,做到了简洁却不简单。

独创二:首次在轨实施飞行器间推进剂补加

就像汽车需要加油,未来空间站长期在轨也需要“加油”,这项任务就由“天舟”系列货运飞船来完成。在天舟一号之前,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。欧空局、加拿大、日本等也在此方面进行着积极的研究探索,国际上在该领域的比拼从未停歇。

在此次飞行任务中,天舟一号与目前正在轨飞行的我国首个空间实验室——天宫二号将实施我国首次推进剂在轨补加,并计划开展多次推进剂补加试验,突破和掌握推进剂补加技术,为我国空间站组装建造和长期运营扫清在能源供给问题上的最后的障碍。

独创三:首次以天基测控体制为主实施飞行控制

以往,我国对航天器的跟踪、测控以及在轨异常的及时监测处置,主要依赖陆基测控站和海基测量船。这就需要耗费大量的人力物力建造、维护地面测控站和海上测量船,研制人员奔波在各个站点之间开展相关试验,并且受到跨国、跨境地域限制。

天舟一号首次采用了以天基测控体制为主的设计原则。简单来说,就是将原本在地面或海上的测量系统“搬”到了天上,避免了在地面或海上的地域限制,实现了对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪,以确保对在轨异常的及时监测处置,降低了人力、物力、财力等成本。

独创四:首次大规模推动核心元器件自主可控

为了带动元器件自主研制,加速实现元器件的自主可控,提前验证空间站中所用的关键元器件,作为飞行验证平台的天舟一号首次大刀阔斧地使用了七大类国产新研核心元器件,将未来空间站建设的关键命脉牢牢握在手中。

独创五:首次开展全自主快速交会对接试验

在天舟一号之前,我国掌握的交会对接技术需要耗时两天左右时间,天舟一号将开展自主快速交会对接试验,将交会对接的时间控制在几个小时内。

快速交会对接的实现,有利于提高飞行器在轨飞行的可靠性,减少交会对接过程中包括轨道控制等在内的产生的资源消耗,同时,更大程度上地保障飞行器,方便空间站突发事件应急处理。一个形象的比喻是,天舟一号跨出了从“普通列车”迈向“高铁”的一大步,能做到更快、更舒适、更稳妥地运输货物。

独创六:首次搭载多项空间应用与技术试(实)验载荷

作为往返于天地之间的交通工具,对比“神舟”系列飞船的“载人”特点,天舟系列货运飞船的主要功能是“运货”。而作为运货的“快递小哥”,天舟一号在满足运输货物需求的同时,还最大限度地发挥了平台效能,随船搭载了几十台载荷设备,在轨开展十余项载荷试验,实现“一次飞行、多方受益”的目标。

独创七:首次实施主动离轨受控陨落

天舟一号将在飞行任务结束后,经由地面飞控工作人员决策,实施主动离轨,通过两次降轨控制,受控地坠落于南太平洋指定区域。

相较于一般卫星在使命完成后,随着推进剂的消耗殆尽,而缓慢降轨,最终在大气层烧毁的结束方式,天舟一号首次采用主动离轨方式,并能受控地落到预定区域,既避免自身成为太空垃圾、避开离轨过程中的不可控因素,又能为打造洁净、安全的太空环境作出自己的贡献。

探秘天舟一号结构高效承载两大利器

外观上看天舟一号的构造类似于天宫一号目标飞行器,都是由大直径的货物舱和小直径的推进舱组成,货物舱用于装载货物,推进舱为整个飞船提供电力和动力及装载补加推进剂,但是这只是表象,其实天舟一号内部大有玄机,天舟一号作为太空快递的大力士,物资上行能力超过6吨,接近天宫一号载荷能力的2倍,高于俄罗斯研制的进步号M型和美国的天鹅座飞船扩展型。以公开数字为准,天舟一号的载货能力同样高于日本和欧洲的货运飞船。

天舟一号高效承载有何秘籍?

利器一:简约而不简单的货架

对于天舟一号实现的大承载,内部采用的高效承载货架设计功不可没。表面上看,这货架和普通的书架类似,但其细节和构型都是经过多轮分析讨论的结果,货架采用一种基于蜂窝板、碳纤维立梁的梁板结构,形成大量的标准装货单元,传力效果好,结构与货物重量比达到8%。同时,采用适用于蜂窝板的预埋封边梁方法,巧妙地消除蜂窝板结构锐边,既避免划伤人手,又解决了边缘薄弱、易破坏的的问题。

为了不断挑战承载极限,设计师还精心设计了一种大承载轻量化预埋结构,既能适应传统刚性结构安装,又能适应柔性束缚带的连接承载,经过测试,三个这种预埋结构就可以承载一台豪华轿车。此外,大承载货架结构与密封舱主结构的连接环节也是结构设计一大亮点,碳纤维结合铝合金的设计,避免了在轨环境下内压载荷对结构造成的破坏。这一项项先进、便利的技术成就了高效承载的货架结构,保证天舟一号稳固地运送货物。

利器二:适应多种货物的货包

由于天舟一号要运送的物资中有许多精密的仪器设备和宇航员用品,发射段受力又大,生怕磕碰,因此只用高强度的货架可不行,对于敏感的电子器件、机械硬件系统以及其它生活物资等通常采用“软包装”或类似方法来实现装载、运送。这种“软包装”与传统的硬连接不同,它是包裹在泡沫或气囊袋里面,再一起固定在货架上,而不是直接与运载工具的内部货架结构相连接。

由于“软包装”为装载对象提供了一个柔软的、高阻尼的、分布式系统的支撑,可以获得一个高度隔离并减振的载荷环境,也为货物的上行运输提供了更好的适应性和合理的货包绑扎方式。货包设计过硬不行,容易对货架进行磕碰,过软也不行,不能有效保护货物。为了确定货物绑扎方式,结构和总装的人员在试验现场一待就是3个月,终于确定了绑扎方式和内部泡沫的设计。

来源:www.takefoto.cn

标签:长征

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