天舟一号首飞掀开中国载人航天发展新一页

来源: 中国网  作者: 肖 可

[导读]目前掌握推进剂在轨补加技术的只有美、俄两国,此次天舟一号的一个重要使命就是验证这项技术,这也是决定中国未来空间站能否顺利发展的关键技术之一。

4月20日,中国在文昌航天发射场用长征七号运载火箭将天舟一号货运飞船发射升空。

4月20日,中国在文昌航天发射场用长征七号运载火箭将天舟一号货运飞船发射升空。

文/肖 可

4月20日19时41分,我国首艘货运飞船“天舟一号”发射升空。天舟一号是我国自主研制的首艘货运飞船,将与天宫二号空间实验室完成交会对接,实施推进剂在轨补加,突破和掌握推进剂在轨补加等关键技术。天舟一号将使中国具备向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的能力,将为确保未来中国空间站在轨长期载人飞行提供关键支撑。天舟一号的首飞,将揭开我国载人航天工程空间实验室飞行任务收官之战的序幕,为空间站阶段任务奠定坚实基础。

首次挑战“零窗口”发射

由于此次发射天舟一号飞船要和天宫二号空间实验室实现交会对接,对发射精度要求很高,因此此次发射将采用“零窗口”发射,即发射窗口是一个确定时间点,一秒都不能差。这也是海南发射场首次挑战“零窗口”发射,对于火箭和发射场系统可靠性提出了很高要求,要求各系统协调配合,精准操控、精确决策,确保飞船能够准时成功入轨。因为“零窗口”发射,所以火箭组成需要复杂的系统,发射前的操作流程也非常复杂。在发射过程中任何一个环节出了问题,都会为“零窗口”发射中造成很大困难。除火箭本身的原因外,海南多雨的天气也成为影响火箭零窗口发射的重要因素。设计人员在研制长征七号运载火箭之初,就为其增加了“防雨防水”这项本领,使它成为我国第一款能在中雨条件下发射的运载火箭,保证了在恶劣天气下也能实现零窗口发射的能力。

现役运载能力最强货运飞船

天舟一号采用两舱构型,由货物舱和推进舱组成,总长10.6米,舱体最大直径3.35米,太阳帆板展开后最大宽度14.9米,起飞重量约13吨,载荷运送能力约6吨,推进剂补加能力约2吨,载货比达到0.48,具备独立飞行3个月能力,运载能力跻身世界前列。俄罗斯“进步”号货运飞船货舱容积为6.6立方米,运载能力2.6吨,并可进行在轨推进剂补加服务。欧洲“自动转移飞行器”货运飞船全长10米,最大直径4.5米,重量约10吨,运货能力可达7.6吨,是迄今运载能力最大的货运飞船,从2008年起到2014年共发射了5个,但目前已经停止建造。美国“龙”货运飞船长5.9米,最大直径3.7米,其运送载荷最大质量6吨,返回载荷最大质量3吨。总体来说,天舟一号运载能力居于前列,而在现役货运飞船中其运载能力是最大的。

首次实施“太空加油”任务

此次任务天舟一号将与天宫二号空间实验室完成交会对接,首次实施推进剂在轨补加,突破和掌握推进剂在轨补加等关键技术。近地轨道运行的航天器都会由于空气阻力而“掉高度”,如果不能维持高度,其在轨寿命将比较有限。这需要火箭发动机适时启动以维持轨道高度,但是其携带的燃料有限,这就为被称为“太空加油”的在轨推进剂补加技术提出了需求。目前掌握推进剂在轨补加技术的只有美、俄两国,此次天舟一号的一个重要使命就是验证这项技术,这也是决定中国未来空间站能否顺利发展的关键技术之一。为此,先期发射入轨的天宫二号安装了一套全新的补加系统,其补加原理类似于油管与油枪的对接,不过精度和密封性要求非常高。

首个实现天地一体化互联网络的航天器

天舟一号使用了多项通信新技术,包括网络接入技术、网络交换技术及高清图像传输技术,这些技术成功构建了一个标准化、高速、大容量的开放性网络平台。天舟一号货运飞船将是首个实现天地一体化互联网的航天器。天地一体化就是航天员在太空中使用互联网,上网感受和在家是一样的。为了达到这样的效果,科研人员在天舟一号上安装了最新研制的以太网交换机,这就相当于给太空里的飞船开通了百兆宽带。更快的互联网访问速度,不仅支持船内高清视频、大批量载荷数据传输,还可以无缝接入天宫二号空间站网络,天舟一号也成为推动数据传输跨入千兆比特高速时代的第一种航天器。

为后续空间站任务奠定坚实基础

我国载人航天工程实施“三步走”发展战略,第一步为载人飞船阶段,第二步为空间实验室阶段,第三步为空间站阶段。当前第二步战略已进入最后的关键阶段——空间补给技术的验证,将由天宫二号间实验室、天舟一号货运飞船和长征七号运载火箭共同完成。此次天舟一号发射,标志着我国已正式启动载人航天“三步走”战略第二步的收官之战,将为后续空间站阶段奠定坚实基础。

责任编辑:summer