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解密天舟一号飞行任务七大“独门功夫”
来源:人民网-科技频道     2017年04月21日 

  "天舟一号各项测试已经基本完成,在塔架待命发射。"航天科技集团五院天舟一号副总设计师徐小平4月19日告诉记者。

  据中国载人航天工程办公室消息,经空间实验室飞行任务总指挥部研究决定,瞄准4月20日19时41分发射天舟一号货运飞船。在过去整整六年的时间里,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,逐渐露出它的庐山真面目。

  天舟一号飞行任务作为空间实验室任务的收官之战,空间站工程的关键一战,是我国载人航天工程稳中求进的重要一步。它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:首次执行货运飞船飞行试验任务的“快递小哥”

  为什么要造货运飞船,也就决定了货运飞船的作用。未来,我们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,全新研制的载人航天器。

  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”。“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的6顿多货物不在话下,上行载货比优于国际现役货运飞船,快递货物经济实惠。

  天舟一号两舱结构——货物舱和推进舱,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。

  在天舟一号飞行任务中,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,我们对航天器的跟踪、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。

  天舟一号货运飞船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,主要是未来空间站的安全,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。

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