空間站的“貨運專列”--揭秘天舟二號貨運飛船
空間站天和核心艙迎來第一位“訪客”.5月29日晚間，由中國航天科技集團五院抓總研制的天舟二號貨運飛船在海南文昌發(fā)射場成功發(fā)射，并在約8小時后，與天和核心艙順利實現(xiàn)快速交會對接。
與神舟載人飛船不同，天舟貨運飛船只運貨、不送人。這輛“貨運專列”運力有多強？帶去了什么物資？快速交會對接如何實現(xiàn)？
天舟二號運貨能力有多強？
“目前世界上最大運載能力超過5噸的現(xiàn)役貨運飛船只有兩型，中國的天舟就是其中之一，天舟貨運飛船的運載能力處于國際領(lǐng)先水平。”中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總體副主任設(shè)計師雷劍宇說。
據(jù)悉，天舟貨運飛船由貨物艙和推進艙兩艙組成，采用型譜化、模塊化設(shè)計思想開展平臺構(gòu)型和布局設(shè)計，發(fā)射重量13.5噸，運貨能力6.9噸。
中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總設(shè)計師白明生介紹，為了打造出貨物上行效率高、綜合任務(wù)能力強的貨運飛船，研制團隊提出了貨物裝載/結(jié)構(gòu)/熱控一體化設(shè)計、高效率能量傳輸及立體信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)方案，解決了多功能要求下平臺輕量化設(shè)計難題。
與此同時，盡管攜帶大量貨物，但所有貨物擺放十分規(guī)律。天舟二號的貨架看似與普通貨架無異，但所有的細(xì)節(jié)和構(gòu)型都經(jīng)過科學(xué)分析，中間留出通道，航天員可在貨架中順暢通行，拿取貨物。
天舟二號給天和核心艙帶去了什么？
未來搭載神舟載人飛船來到天和核心艙的航天員們，將在這所太空之家生活幾個月到半年，因此天舟二號送去的“快遞”里，首先就有各種生活物資，以方便他們在太空的“衣、食、住、行”和工作。
值得一提的是，其中的航天食品具有明顯的中式特色。食物不僅有主副之分，講究葷素搭配，更有獨特的風(fēng)味，甚至魚香肉絲、宮保雞丁等。
除了生活物資外，天舟二號還帶去了推進劑。在對接期間，天舟二號將為天和核心艙進行燃料加注與姿態(tài)控制。
此外，天舟二號還將帶去實驗設(shè)備、實驗資料等物資，等到神舟飛船將航天員送至天和核心艙，再由航天員在軌取出并安裝。
中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船系統(tǒng)主任設(shè)計師楊勝介紹，空間站將地面的物流管理技術(shù)也應(yīng)用其中，航天員通過掃描二維碼的方式，便能獲得貨物的位置信息和產(chǎn)品信息。系統(tǒng)還能對產(chǎn)品信息的庫存數(shù)量做到動態(tài)掌控，把空間站貨物一分一厘的變化都記錄下來，從而確保航天員的工作生活更加輕松便捷。
快速交會對接如何實現(xiàn)？
“以往飛船的交會對接從發(fā)射到具備交會對接條件需要大約2到3天時間，過程中還需要大量的人工參與。而此次天舟二號與天和核心艙對接，整個過程歷時約8小時，不用地面干預(yù)，就像無人駕駛汽車一樣。”中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船副總設(shè)計師黨蓉說。
快速交會對接不僅可以縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間，也可以保證一些“時鮮貨”--比如生物制劑等盡快送達空間站。如果空間站等航天器突遇緊急情況，快速交會對接可以迅速做出反應(yīng)，向空間站提供各種急需的物資或救助被困的航天員。
為了此次快速交會對接，研制團隊突破了航天器自主導(dǎo)航測軌、定軌、自主快速制導(dǎo)等技術(shù)，將復(fù)雜的算法和遠(yuǎn)距離導(dǎo)引技術(shù)工程化，把原來遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段需要地面干預(yù)的工作交由航天器的星上計算機自主運行，為快速交會對接順利實施做好各種準(zhǔn)備。
為了適應(yīng)天和核心艙22噸級對接目標(biāo)及未來空間站180噸的對接任務(wù)，讓貨運飛船的主動對接機構(gòu)與核心艙的被動對接機構(gòu)“溫柔”地“吻”上去，中國航天科技集團八院805所設(shè)計師對第一代對接機構(gòu)進行升級改進，創(chuàng)新性地提出了可控阻尼的控制思路，來緩沖大噸位航天器對接過程中產(chǎn)生的撞擊能量。
在經(jīng)過500多次仿真分析和300多次地面試驗后，設(shè)計師充分驗證了阻尼器的各項功能和性能指標(biāo)，使原本8噸的對接能力提升到74噸，乃至180噸，大大提升了大型航天器對接的可靠性和安全性。
