立项于2011年的天舟系列货运飞船,作为我国载人空间站工程的重要组成部分,由于担负着为空间站(空间实验室)运输货物和推进剂等物资的重任,被外界亲切地称为太空“快递小哥”。
攒了6年的力气,昨晚,我国首位太空“快递小哥”天舟一号顾不得夜路漫漫,踏上其太空送货之旅。
一路上,天舟一号怀揣中国航天科技集团公司设计师们赋予它的诸多“绝技”。今天我们就来探秘正在太空上遨游的“快递小哥”。
衡量货运飞船技术是否先进的一个主要指标为载货比。
所谓“载货比”是指货物重量占整个飞船总重量的比例。载货比数值越高,货运飞船运载效率越高。
作为我国目前体积最大、重量最重的航天器,“快递小哥”天舟一号是位“大肚能容”的“大力士”,可发送6吨多货物至空间实验室。
即使与俄罗斯的进步号、美国的天鹅座等世界先进现役货运飞船相比,天舟一号的物资上行能力也毫不逊色。
天舟一号不仅是多功能、多用途的货物运输平台,还是空间载荷的应用平台,在补加、绕飞、快速对接、遥操作等很多技术方面都达到国际先进水平。
就像汽车在地面行驶需要加油一样,“太空加油”对于未来我国空间站长期在轨是最关键的技术之一。除了送货,此次“快递小哥”天舟一号太空之行的最重要使命,就是实施我国首次推进剂在轨补加,为我国空间站建造和长期运营扫清能源供给方面的技术障碍。
整个飞行任务中,“快递小哥”将为天宫二号进行3次燃料补充。在复杂的太空环境下,这样的行为并不容易实现。
“太空加油”过程中,最怕出现推进剂泄露。想要“快递小哥”把“加油枪”准确无误地插入“加油口”,两个航天器的对接机构得衔接得严丝合缝。之前天宫与神舟的交会对接被媒体比喻为“在茫茫太空中穿针引线”,此次“快递小哥”身兼液体补加任务,对接精度更是提高一倍。
图片来自新华网
不光要“对得上”,还要能“分得开”。就好像笔杆和笔帽的关系,笔帽卡太紧,有可能拔不下来。万一出现这种状况,对接机构的分离推杆力能克服故障状态下的力,使航天器正常分离。
对于补加过程中可能发生的泄漏,科研人员早已准备好了预案。而在“快递小哥”全身上下,他们也极尽所能地设置了各种故障发生时的“PLAN B”。
“快递小哥”天舟一号和我国首个空间实验室天宫二号的“初吻”在其入轨两天后发生。
神舟飞船和天宫飞行器都是8吨级的航天器,二者的交会对接已经是高难度动作。
13吨级的“大块头”天舟一号以子弹飞行速度的8倍在轨飞行,要尽量温柔地“拥抱”同样高速飞行的天宫二号,难度可想而知。
而未来空间站建设中更将涉及8~180吨航天器各种方式的交会对接,要满足这些“重量级”要求,升级对接机构成为必然选择。
因此,设计团队在第二代对接机构上增加了用于缓冲撞击能量的可控阻尼器,既不影响其原捕获性能,又实现了对接机构捕获后的大吨位耗能需求。
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的时间。天舟一号的第三次交会对接仅用约6小时完成,是一次名副其实的快速交会对接。
快速交会对接的实现,提高了飞行器在轨飞行的可靠性,减少交会对接过程中产生的资源消耗。航天员在飞船狭小空间中的滞留时间大幅缩短,提高了载人太空之旅的舒适性。
文/崔恩慧
摄/宿东、杨成
视频制作/王磊
制图/ 郭牧
策划、编辑/姚天宇
监制/黄希
中国航天科技集团