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5.29,艰难方显勇毅，磨砺使得玉成！要的就是你，天舟二号！
2021年5月29日20时55分29秒373毫秒，在经历了二次推迟发射后，我国使用长征七号遥三运载火箭，将空间站任务第2发——“天舟二号”货运飞船发射升空，飞船成功入轨，将采用32小时对接模式与“天和”核心舱进行空间自动无人交会对接，开启中国空间站“在轨搭积木”建造的大幕。这距离4月29日中国空间站任务首发任务——“天和”核心舱成功发射正好一个月！
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按照我国载人航天工程三步走战略，2017年4月20日发射的“天舟一号”货运飞船（二步二阶段），作为我国首个空间货物运输飞船，解决空间站建造与长期运营必需的大量空间货物运输问题，为我国空间站建造和运营奠定基础。“天舟一号”突破了货物运输、推进剂补加、全自主快速交会对接等关键技术，建立了独立自主、功能齐备的空间货物运输系统，使我国跻身于少数几个具备大吨位空间货运能力的国家，综合技术处于国际先进水平。
本次发射的“天舟二号”货运飞船与“天舟一号”的技术状态及目标任务基本一致。按照空间站任务计划，中国空间站“天宫”的在轨组装将历经多种构型，今年将首先完成“一”字形构型，明年还有L形、T形两种构型，所谓“一”字形，主要是指“天舟二号”与神舟十二号分别对接“天和”核心舱的前向与后向对接口。
后向对接示意
后向对接GIF
今年年内，我们将看到中国空间站所能达到的最大构型是不规则的小T形构型，“天舟二号”货运飞船将在其中发挥关键作用。
天舟二号作为中国空间站首发货运飞船，其肩负的任务主要有三个方面：
首先，它将与“天和”核心舱后端通道对接，并等待“神舟十二”号的到来，后者将与“天和”核心舱前端节点舱前向对接口对接，首批3名航天员进驻“天宫”空间站的驻留时间是3个月；
其次，待“神舟十二号”撤离后，“天舟二号”将绕飞至节点舱前向对接口对接，目的是验证节点舱的推进剂在轨补加能力；
此外，进行“天和”核心舱机械臂捕获“天舟二号”进行辅助转位的对接试验。
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“天舟二号”转位对接试验首先验证明年“问天”与“梦天”两个实验舱的转位对接任务，其次，验证空间站主机械臂捕获悬停飞行器进而辅助对接的任务。根据任务演示视频提示，“天舟二号”与机械臂对接的适配器安装在货舱前锥段。
走近“天舟二号”：
构型与关键技术(先进)
“天舟二号”货运飞船由货物舱和推进舱两舱组成，采用基于模块化的型谱方案，设计了全密封货物舱、半密封半开放货物舱、全开放货物舱和推进舱4个模块，形成了全密封货运飞船、半密封半开放货运飞船和全开放货运飞船3种型谱，可满足空间站现阶段不同货物种类运输需求。
“天舟二号”为全密封型谱, 飞船轴向总长约10.6m, 舱体结构最大直径3.35m。最大起飞重量13.5t，货物上行能力6.5t。整船构型如图所示：
“天舟二号”全密封货物舱外部为长寿命、低漏率整体壁板结构，密封舱内部支撑采用轻量化高效铝蜂窝板结构，设计为4层货架装载货物量达到5.5 t。
推进舱设计为非密封半硬壳铆接结构，采用上下两层法兰的连接形式增加连接点和增大连接面积，加大推进舱结构中间框的强度与刚度，实现了4.4t推进和补加一体化模块承载，推进舱承载布局设计如图所示。
密封货物舱内采用“货架+标准装载结构”形成上行货物的标准装载接口。货架与整船结构统一设计，预留通用机械接口，通过标准装载结构实现与装载货物连接、固定，并可以适应舱外航天服、水箱、气瓶等特殊货物的运输任务。货物舱内各类货物装载在轨实景见图所示。
天舟一号的舱内图
同时配置载荷管理单元、载荷配电单元为货物（试验载荷）统一提供供电、信息支持，以及平台网络接入服务。
推进剂补加(难)
到目前为止，掌握了在轨推进剂加注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，采用的是气体回用法；美国没有进行过在轨加注应用，但通过飞行试验掌握了加压加注技术。加压法系统简单，但推进剂加压温 升带来了安全隐患，同时补加方需消耗一定量的高压气体。
气体回用法系统复杂，技术难度大，但气体资源无消耗，技术一旦突破对长期在轨的空间站更为有利。考虑中国载人空间站长期在轨推进剂补加需求，“天舟二号”货运飞船联合空间站采用“增压气体回用+推进剂恒压挤压”技术方案。货运飞船完成与被补加飞行器的推进剂管路对接与密封，由被补加飞行器压气机将贮箱气腔内增压气体回抽至气瓶，降低贮箱背压，以具备接收推进剂条件，货运飞船再以恒压方式将推进剂输送至被补加飞行器膜盒贮箱，并吹除连接管路推进剂和脱开连接管路，完成推进剂补加。
进步号和ATV货运飞船用于推进剂补加的模块与货运飞船平台自身控制所需的推进模块 独立设计，规避了两个模块之间压力体制差异、 安全隔离等融合技术难题，但系统推进剂利用率低、任务适应性差、故障应对手段少。“天舟二号”货运飞船全新研制的金属膜片贮箱，分为推进和补加两个功能模块，模块间实现了融 合使用，满足了推进/补加模块的安全隔离和灵活切换的要求，提高了推进剂利用效率以及任务应急能力。
交会对接（快速）
货运飞船与空间站交会对接是实现货物补给和推进剂补加的基础，是货运飞船关键任务功能之一。全相位交会对接扩展了货运飞船的发射窗口，提高了空间站运营管理的灵活性，全自主快速交会对接为空间站快速货物补给和人员运送奠定了技术基础，全方位绕飞交会对接解决了空间站阶段多艘飞船停靠不同对接口的问题。2012年8月2日，俄罗斯进步M-16M货运飞船首次测试快速对接模式，但关键事件仍需要地面干预。“天舟二号”货运飞船首次提出了基于绝对定位数据的快速交会对接自主导航与制导方案，解决了依靠地面定轨、计算、注入时间长难以实施快速交会对接的难题，全自主的快速交会对接，使得交会对接时间由数天缩短至数小时。设计了前向、后向、径向绕飞方案，可与空间站不同对接口对接，提高了任务适应能力。 对接机构设计了主动控制电子阻尼器方案， 解决了与大偏心构型空间站（例如L型）对接时俯仰和偏航方向能量缓冲消散难题，具备了与空间站全部构型对接适应能力。
