2021年5月29日20時55分,長征七號遙三運載火箭搭載天舟二號貨運飛船在我國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射。經(jīng)過約604秒的飛行,飛船與火箭成功分離,并精確進入預定軌道。21時17分,飛船太陽能帆板順利展開并投入工作,標志著此次發(fā)射任務圓滿成功。約8小時后,天舟二號與天和核心艙成功實現(xiàn)快速交會對接。天舟貨運飛船專門用于貨物運輸,不搭載航天員。
“大力水手”托舉深空夢想
空間站建設對長征七號火箭的基本要求是具備強大的推力。盡管其體型不及“胖五”那般壯觀,長征七號火箭的起飛重量仍達到了597噸,近地軌道運載能力為13.5噸,位列中國四大重型火箭之一,堪稱“大力水手”,性能達到國外同類火箭的先進水平。
此次長征七號火箭的任務是將裝載大量物資的天舟二號貨運飛船送至預定軌道。為實現(xiàn)強大的推力,該火箭采用動力更強的液氧煤油作為燃料,并將助推器主捆綁結(jié)構的安裝間隙從5毫米縮小至4毫米,此舉有效減少了飛行振動,增強了助推傳力。
發(fā)射前的準備
針對飛船與空間站的交會對接需求,科研團隊將發(fā)射的精確“零窗口”時間拓展為約2分鐘的“窄窗口”。這意味著,若火箭起飛時間在2分鐘內(nèi)有所偏差,火箭能自行調(diào)整飛行軌跡,確保貨運飛船進入核心艙所在軌道面,為后續(xù)交會對接創(chuàng)造條件。
此次火箭點火時,“大力水手”尾部未出現(xiàn)因四氧化二氮不完全燃燒產(chǎn)生的紅色“煙霧”,而是呈現(xiàn)出如棉花糖般的“白煙”。這是由于長征七號配備了具有自主知識產(chǎn)權的新型液氧煤油發(fā)動機,煤油在不完全燃燒條件下產(chǎn)生的顆粒與水蒸氣混合凝結(jié)成白色“煙霧”。這一技術改進使長征七號的推力提升了60%。
全能的“快遞使者”
天舟二號貨運飛船裝載了160余件包裹,其中包括兩件重量超過100公斤的航天員艙外服,以及3噸推進劑,雖然它并非全球最大的貨運飛船,但其裝載的6.8噸物資已超出了飛船自身重量。
在遠離地球的空間站,所有生活必需品,包括食物、衣物、日常用品及呼吸所需物資,均需依賴貨運飛船及時補給。天舟貨運飛船與長征七號火箭協(xié)同工作,構成了空間站的貨物運輸系統(tǒng),實現(xiàn)了人員與貨物的分開裝載,扮演著中國載人航天工程中的“快遞使者”角色。
天舟二號在前往空間站時,負責運送各類生活物資、推進劑、維修設備附件、消耗品及載荷設備等。返回時,它還將負責帶回并處理空間站的廢棄物。
與天舟一號相比,天舟二號在結(jié)構上保持一致,采用全密封貨物艙與推進艙的兩艙設計,總長10.6米,最大直徑為3.35米。
在執(zhí)行任務方面,天舟二號展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。為提高裝載量,科研團隊根據(jù)飛船的圓形艙體結(jié)構,設計了26種不同規(guī)格和形狀的貨包,這些貨包如同積木般被巧妙地安置在蜂窩板貨格中,并通過類似飛機座椅的安全鎖扣穩(wěn)固,便于單手取用。這些物資足以滿足3名航天員3個月的太空生活需求。
天舟二號不僅裝載量大,而且運輸速度快。其快速交互對接系統(tǒng)已預先規(guī)劃好入軌動作時序,減少了天地指令傳達時間,并省去了地面臨時注入程序的步驟。從地面發(fā)貨到飛船抵達空間站,僅需約7小時,如同“同城快遞”,實現(xiàn)了空間站物資的快速補給。
此外,天舟二號還設計了多個與密封艙隔離的“油箱”,具備運輸危險品的資質(zhì)。除了運輸生活物資和實驗設施外,它還攜帶了3噸推進劑,用于交會對接后的空間站補給。 天舟二號貨運飛船轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g站的“補給站”。
其功能不僅限于物資補給,還能為空間站提供電力支持。天舟二號配備有獨立的能源系統(tǒng),能實現(xiàn)能源自足。在與空間站對接期間,雙方可相互補充電能——此時天舟二號處于休眠狀態(tài),能耗較低,多余的電能將輸送至空間站,確保航天員活動及高能耗科學實驗的進行。
此外,天舟二號還充當“儲物間”角色。對接完成后,航天員將進出天舟二號獲取生活與工作所需物資。為方便航天員快速查找與取用物品,每件貨物均貼有無線射頻識別標簽,利用專用設備即可實現(xiàn)智能定位。
天舟二號還負責垃圾存放,扮演著太空“清潔站”的角色。航天員在空間站產(chǎn)生的生活垃圾及排泄物均存放于天舟二號艙內(nèi)。任務結(jié)束后,天舟二號將攜帶這些廢棄物,在再入大氣層時一并銷毀。
參考來源:新華社、央視網(wǎng)、《中國航天報》