北京時間5月29日20時50分許，中國在文昌航天發(fā)射場用長征七號遙三火箭發(fā)射天舟二號貨運飛船。隨后，天舟二號貨運飛船入軌后順利完成入軌狀態(tài)設置，于5月30日5時01分，采用自主快速交會對接模式精準對接于天和核心艙后向端口，整個過程歷時約8小時。
這是一份特殊的快遞，天舟二號貨運飛船里，滿載著生活物資、實驗物資與推進劑等，飽含著航天科技工作者對航天員的無限關愛，寄托著中國航天人對太空的滿滿期待。
從東方紅一號升空，到如今的“天和”啟航、“天問”落火、“天舟”穿梭浩瀚宇宙，中國航天的腳步穿越半個世紀，繪就今天壯觀璀璨的中國星圖。
越來越多的中國航天器以“天”字為名，越來越多的航天任務延伸向更遙遠的未知之境。許許多多航天人奮力前行，中國航天事業(yè)越走越自信，越走越開闊，承載著中國人的航天夢想邁入前所未有的新時代。
天舟二號貨運飛船的首要任務是為中國空間站上行物資和補加推進劑。就“身材”而言，跟又高又大的天和核心艙相比，貨運飛船可謂是短小精悍。此次天舟二號貨運飛船上行物資總重高達6.8噸，包括160余件大大小小的貨包以及2噸的推進劑，占了整個貨船重量的一半以上，載貨比超過50%，屬于國際領先水平。
未來搭載神舟載人飛船前往空間站天和核心艙的中國航天員們，將在這所“太空之家”內(nèi)生活幾個月到半年時間，因此要提前為他們備足各種物資，方便他們在太空的“衣、食、住、行”和工作。而此次天舟二號送去的“快遞”里便有各種生活物資。
常言道“民以食為天”?？臻g站的食物可謂太空一絕，讓人隔空垂涎。天舟二號貨運飛船攜帶的航天食品有不少傳統(tǒng)中式菜品的身影，具有明顯的中式特色。食物不僅有主副之分，講究葷素搭配，更有獨特的風味，甚至人人皆知的魚香肉絲、宮保雞丁等菜式也出現(xiàn)在航天員的美食列表里。
除了生活物資以外，天舟二號還帶去推進劑。對接期間，天舟二號將為天和核心艙進行燃料補加。此外，天舟二號還帶去了實驗設備、實驗資料等物資；待神舟十二號飛船將航天員送至天和核心艙，再由航天員在軌取出并安裝。值得一提的是，這些貨物中有2件特殊的“寶貝”——航天員艙外服。這2套航天員艙外服每件重100多公斤，是航天員抵達核心艙后執(zhí)行艙外任務的必備物資。
至神舟十二號飛船返回后，天舟二號還會在太空表演一番“雜技”——與核心艙尾部對接口分離，自主機動至核心艙節(jié)點艙軸向對接口對接，進一步驗證關鍵技術。
天舟二號貨運飛船。中國航天科技集團五院供圖
5月19日晚上21時40分，距離長征七號遙三火箭發(fā)射不到3個小時，發(fā)射指控大廳中的數(shù)據(jù)信息顯示：“一個壓力值參數(shù)異常！”陡然間，發(fā)射大廳現(xiàn)場陷入一片寂靜。
火箭上天萬萬不可有半點閃失。彼時，火箭箭體已完成加注，尾艙內(nèi)一直處于熱氮氣吹除的狀態(tài)。這也意味著試驗隊員必須要帶呼吸面罩進艙。隨即，兩名總裝人員換好服裝、戴好面罩，從50公分見方的艙門鉆進了箭體。艙內(nèi)一片漆黑，氣體吹除的聲音震耳欲聾，但他們無暇顧及密閉空間的憋悶和零下183℃的嚴寒，繼續(xù)攀爬在箭體結構件上，仔細鎮(zhèn)定地摸索著檢漏點。
“找到了！”兩次核查后，問題暴露，但很快后方傳來消息，這并不是元兇。5月19日晚上，距離發(fā)射預定時間還有不到2小時，型號領導一致決定：“推遲發(fā)射。”
失落占據(jù)了試驗隊員的心情，大家感到“心涼了半截”。然而，眾人更明白：這是指揮部經(jīng)過慎重研究的結果，不讓火箭帶一絲隱患上天，這是鐵的紀律，是底線，不可動搖。
當天夜里，試驗隊員緊急部署，打起十二分精神，繼續(xù)投入到緊張的排故中。5月20日，試驗隊員先后分4撥再次進艙排故，找到了新問題，并經(jīng)過系列措施扭轉局面。
“又有希望了！”大家長吁一口氣，精神抖擻迎接5月21日凌晨的發(fā)射。然而好事多磨，負8小時推進劑補加之后，異常再次出現(xiàn)，發(fā)射再度推遲。
5月25日，歸零工作接近尾聲。5月26日，模擬發(fā)射演練；5月27日、28日，加注準備。5月29日火箭推進劑加注，當晚20時55分順利發(fā)射。
歷時9天磨礪，長征七號遙三火箭順利走完全部流程，最終實現(xiàn)了圓滿成功，打贏了這場榮譽之戰(zhàn)。中國航天科技集團一院長征七號火箭型號總師程堂明說：“這是空間站建造承上啟下的關鍵之戰(zhàn)，我們的目標有且只有一個，我們追求的就是‘穩(wěn)穩(wěn)的成功’。”
對此，中國航天科技集團有限公司一院院長王小軍表示，火箭連續(xù)2次推遲發(fā)射，3次準備發(fā)射，其間經(jīng)歷了推進劑全卸出，今天能夠取得最終的發(fā)射勝利，這是研制隊伍用短短7天艱苦卓絕的工作換來的。航天人在工作中堅持“嚴、慎、細、實”，也是在為勝利而戰(zhàn)，為使命而戰(zhàn)，為榮譽而戰(zhàn)。
長征七號運載火箭是為了滿足中國空間站工程發(fā)射貨運飛船而研制的新一代中型運載火箭。2017年4月，長征七號遙二火箭將我國第一艘貨運飛船天舟一號送入預定軌道；時隔4年后，2021年5月29日，太空“快遞業(yè)務”再次開通，長征七號遙三火箭又將天舟二號貨運飛船送入太空。
本領一：力氣大
載人空間站升空后，航天員要在空間站駐守，吃、穿、用乃至呼吸所需的物資，以及空間站維持正確軌道所需的燃料，都要由貨運飛船及時送到。要把載有大批物資的貨運飛船按時送入太空，就必須靠“力氣大”、可靠性高的運載火箭。
據(jù)中國運載火箭技術研究院(以下簡稱“火箭院”，中國航天科技集團有限公司所屬)總體部相關設計人員介紹，得益于綠色、高能的液氧、煤油燃料和新一代大推力液氧煤油發(fā)動機，長征七號火箭近地軌道運載能力達到13.5噸，比采用傳統(tǒng)燃料的運載火箭多出一半以上。其中，芯一級和助推器上的6臺液氧煤油發(fā)動機可提供超過700噸的起飛推力。
本領二：更智能
為滿足中國載人空間站工程發(fā)射貨運飛船和未來載人運載火箭更新?lián)Q代的需求，研制人員為長征七號“快遞小哥”的“大腦”插上了智能的翅膀，將其打造成全數(shù)字化控制火箭。擁有了基于多余度總線的全數(shù)字控制系統(tǒng)，火箭的可靠性得到大幅提高。
據(jù)了解，長征七號火箭的設計可靠性達到0.98，屬于國內(nèi)領先、世界一流。它不僅能在8級大風中轉場，還能在雨中發(fā)射，不管風吹雨打，都能運送載荷精準入軌。可見，依靠“智能”的長征七號火箭準時準點運送貨物，才能保障航天員在空間站內(nèi)的生活，保證空間站任務的順利進行。
本領三：很環(huán)保
在役火箭發(fā)射時，點火瞬間，發(fā)射塔架總是被大量的紅色煙霧所籠罩，火箭尾部也會冒著紅色火焰。而長征七號火箭在中國文昌航天發(fā)射場起飛時，原本的紅色煙霧消失了，取而代之的則是大量白色煙霧。
“在役火箭推進劑使用的是四氧化二氮、偏二甲肼，發(fā)射時，不完全燃燒的四氧化二氮在常溫下易分解成紅棕色的二氧化氮氣體。伴隨著火箭起飛，這種氣體圍繞在發(fā)射塔架周圍，形成我們看到的紅色煙霧。而長征七號火箭采用具有自主知識產(chǎn)權的兩種新型液氧煤油發(fā)動機，煤油不充分燃燒產(chǎn)生的顆粒和水蒸氣混合凝結成白色煙霧，較常規(guī)推進劑比沖(單位質量推進劑產(chǎn)生的沖量)提高了20%，推力提高了60%?！被鸺嚎傮w部相關設計人員解釋。
本領四：能適應
中國文昌航天發(fā)射場全年12小時內(nèi)降水5至15毫米的中雨較多，降水量大、氣候潮濕，因此，防水工作從火箭研制初期就被列為重中之重?！袄纾诨鸺牟慷螌犹?、細小的孔徑和縫隙處，都要做防水處理；在排氣孔處，則實現(xiàn)排氣防水雙功能并舉；針對低溫液體貯箱加注后無法避免的冷凝水聚集問題，開設排水孔等?！被鸺嚎傮w部相關設計人員列舉道。
此外，長征七號火箭還沿用了過去長征火箭家族3.35米直徑的設計，既能滿足文昌航天發(fā)射場的發(fā)射要求，也能通過陸路運往內(nèi)陸發(fā)射場進行發(fā)射，發(fā)射適應性明顯更強。
可見，正因為具備上述優(yōu)勢，長征七號火箭才能成為我國在役主力火箭的“接班人”和未來航天發(fā)射任務的“主力軍”?！拔磥?，它不僅可以滿足我國載人空間站工程發(fā)射貨運飛船的需求，還將承擔多種類型的發(fā)射任務，肩負起長征火箭技術進步和更新?lián)Q代的歷史重任。”火箭院總體部相關設計人員強調(diào)。
空間交會對接是載人航天活動的三大基本技術之一，是實現(xiàn)空間站和空間運輸系統(tǒng)的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件，復雜度高、精準度高、自主性要求高、安全性要求高。為掌握這項技術，中國航天人前赴后繼奮斗了近30年。
天舟二號與天和核心艙的交會對接是中國在軌進行的第2次快速交會對接，“萬里穿針”技術再現(xiàn)太空。與2017年天舟一號與天宮二號的交會對接相比，此次交會對接又實現(xiàn)了新的技術升級。
相較天舟一號，天舟二號增加了“全相位全自主交會對接方案”。中國航天科技集團五院專家解釋道，“全相位”就是無論目標飛行器在入軌時和空間站的相對位置有1/4圈、半圈，哪怕整圈，“天舟”都能以最快速度或者在規(guī)定時間點實現(xiàn)對接，而不用專門根據(jù)空間站的位置來選擇飛船發(fā)射時間，真正實現(xiàn)了全天候發(fā)射。
“全自主”就是從飛船入軌到交會對接成功，全程不需要人工干預，船上控制器自主規(guī)劃完成。天舟一號在遠距離段需要人工輔助把飛船引導到距離天宮二號一定的位置，然后由飛船自主完成近距離交會對接。而天舟二號則增加了遠距離自主導引，飛船可以利用北斗導航的位置信息來實現(xiàn)遠距離的全自主導航計算及其制導與控制。
換言之，以后天舟貨運飛船造訪空間站，這一過程中人只負責監(jiān)視，整個交會和對接過程由“天舟”完全自主完成。
手控交會對接和自動交會對接是空間交會對接系統(tǒng)的“左右手”，互為備份，是系統(tǒng)可靠性的重要保障。因此神舟載人飛船從研制之初就按照不同的邏輯分別為兩套系統(tǒng)設計了相對獨立的系統(tǒng)。盡管天舟二號是貨運飛船，但也裝備了手控系統(tǒng)，在貨運飛船與空間站交會對接的最后平移靠攏段，手控是重要的控制手段之一，具備支持空間站內(nèi)航天員進行手控遙操作實現(xiàn)前向或后向的交會對接或撤退撤離的能力。
一旦自動交會對接模式故障時，控制系統(tǒng)可以轉為手控遙操作模式，空間站上的航天員可以通過“遙操作”，以遙控的方式“駕駛”飛船，實現(xiàn)貨運飛船規(guī)避空間站或安全、準確地與空間站對接。為保證系統(tǒng)整體可靠性，天舟貨運飛船的自控與手控系統(tǒng)間通過設計不同的信息接口實現(xiàn)了相互故障隔離，但必要時又可以實現(xiàn)可靠的模式切換。
至2011年11月，神舟八號成功完成了與天宮一號的兩次自動交會對接。2012年6月，神舟九號在航天員劉旺的操控下與天宮一號成功實現(xiàn)手控交會對接，標志著中國突破相對導航、制導、控制和交會對接相對測量敏感器等一系列關鍵技術，成為世界上第3個獨立掌握交會對接的國家。
2016年，作為交會對接的一項必要相關技術，在神舟十號任務中驗證了繞飛技術。2017年，天舟一號和天宮二號快速交會對接在軌試驗圓滿成功，使中國成為世界上第3個掌握近地快速交會對接的國家。
隨著天舟二號和天和核心艙首次“太空牽手”成功，中國的空間交會對接技術也迎來了新的歷史階段。
中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船系統(tǒng)主任設計師楊勝介紹，空間站將地面的物流管理技術也應用其中，航天員通過掃描二維碼的方式，便能獲得貨物的位置信息和產(chǎn)品信息。系統(tǒng)還能對產(chǎn)品信息的庫存數(shù)量做到動態(tài)掌控，把空間站貨物一分一厘的變化都記錄下來，從而確保航天員的工作生活更加輕松便捷。
按照空間站建造任務規(guī)劃，今明兩年中國將接續(xù)實施11次飛行任務，于2022年前后完成空間站在軌建造。此前，中國載人航天工程辦公室主任郝淳接受采訪時表示“未來一定會有國外航天員參加中國航天飛行，在中國空間站上工作和生活”。這也讓外界對天舟貨運飛船未來是否會運送國際貨物倍加期待。
天舟貨運飛船是中國空間站運營階段主要的貨物運送航天器。未來，國際合作的一些儀器設備或試驗設備完全可以通過天舟貨運飛船運到空間站上，然后再進行在軌試驗，這將對我們后續(xù)開展國際合作發(fā)揮重要作用。
高強度發(fā)射任務將一批年輕技術骨干摔打磨礪成才，一批“高學歷”“善決策”“能擔當”的科技人才正活躍在航天發(fā)射前沿陣地，成為我國航天事業(yè)薪火相傳的支撐。
來源：新華網(wǎng)、中新網(wǎng)、央視新聞客戶端等綜合
