5月10日1時(shí)56分，長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射，推舉著天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船奔赴“天宮”。同時(shí)，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船也是中國(guó)進(jìn)入空間站建造階段的首發(fā)航天器。
如果說(shuō)“神舟”系列載人飛船是天地往返的客運(yùn)列車(chē)，那么“天舟”系列貨運(yùn)飛船就是天地間的貨運(yùn)專列，亦被稱為“航天快遞”?！疤熘邸钡闹饕蝿?wù)是為空間站運(yùn)輸貨物和補(bǔ)加推進(jìn)劑，最大上行貨物運(yùn)載能力達(dá)6噸以上。
本次發(fā)射中，中國(guó)航天科技集團(tuán)六院為長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭和天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船配備全部動(dòng)力，46臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)全程護(hù)送2022年首個(gè)“航天快遞”奔赴天宮空間站。其中，長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭配備6臺(tái)120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)及4臺(tái)18噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，這10臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)接續(xù)發(fā)力，將貨運(yùn)飛船準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道。
同時(shí)，航天科技六院承擔(dān)貨運(yùn)飛船推進(jìn)及補(bǔ)加系統(tǒng)研制項(xiàng)目，配備了25N、120N、150N、490N四種不同推力量級(jí)的共36臺(tái)空間發(fā)動(dòng)機(jī)，主要提供貨運(yùn)飛船及組合體姿態(tài)及軌道機(jī)動(dòng)所需的沖量，并為空間站/空間實(shí)驗(yàn)室在軌補(bǔ)加推進(jìn)劑，以延長(zhǎng)空間站/空間實(shí)驗(yàn)室在軌運(yùn)行時(shí)間。
據(jù)介紹，以成功發(fā)射天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船的長(zhǎng)征七號(hào)遙四運(yùn)載火箭為技術(shù)狀態(tài)基線，長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)共有10項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)變化。航天科技六院研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)多次地面試車(chē)或飛行試驗(yàn)考核，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)和專項(xiàng)評(píng)審，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品狀態(tài)良好，滿足飛行試驗(yàn)要求。
按照載人空間站工程總體建設(shè)規(guī)劃，中國(guó)空間站建造階段共規(guī)劃實(shí)施6次飛行任務(wù)，即發(fā)射天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十四號(hào)載人飛船、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十五號(hào)載人飛船。
長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭是為了滿足中國(guó)空間站工程發(fā)射貨運(yùn)飛船而研制的新一代中型運(yùn)載火箭。貨運(yùn)飛船作為向空間站及空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)送貨物和推進(jìn)劑等物資的使者，被親切地稱為太空中的“專屬列車(chē)”。
去年，長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭分別將天舟二號(hào)、天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船送入太空。此次搭載天舟四號(hào)再入太空，是今年載人航天工程的首次發(fā)射任務(wù)，也是空間站建造階段的首飛任務(wù)，意義重大。
長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭作為新一代運(yùn)載火箭的中型火箭，不僅可以滿足為中國(guó)載人空間站搭建 “天地運(yùn)輸走廊”的任務(wù)需求，未來(lái)它還將承擔(dān)中國(guó)航天多種類型的發(fā)射任務(wù)。
航天員在太空吃、穿、用乃至呼吸所需的物資，空間站維持正確軌道所需的燃料，都需要由貨運(yùn)飛船及時(shí)運(yùn)送。要把載有大批物資的貨運(yùn)飛船按時(shí)送入太空，就必須有運(yùn)力足、“力氣”大、可靠性高的運(yùn)載火箭。長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭近地軌道運(yùn)載能力達(dá)13.5噸，比采用傳統(tǒng)燃料的運(yùn)載火箭多出一半以上。
火箭是衛(wèi)星等載荷通往太空的“專車(chē)”，對(duì)于這輛“專車(chē)”來(lái)說(shuō)，自重越小越好，能提供動(dòng)力的燃料越多越好。因?yàn)檫@樣，就可以把盡可能多的“運(yùn)量”留給“乘客”。長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭是個(gè)“鋼筋鐵骨”的大個(gè)子，總體重500 余噸，但90%甚至更多都是燃料的重量，箭體外殼、電纜、儀器等重量加在一起只有50 余噸。
據(jù)一院總體部火箭設(shè)計(jì)專家朱平平介紹，以“長(zhǎng)五”、“長(zhǎng)七”為代表的新一代運(yùn)載火箭，加注的推進(jìn)劑分別是液氫、液氧和液氧、煤油，液氫液氧燃燒后產(chǎn)生的是水，無(wú)毒無(wú)污染，且大大提高了火箭的運(yùn)載能力。作為低溫燃料，液氫的溫度達(dá)零下253攝氏度，液氧的溫度達(dá)零下183攝氏度。
目前長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭加注燃料后停放最長(zhǎng)時(shí)間為24 小時(shí)。據(jù)了解，在火箭研制之初，科研人員就把燃料加注后停放24 小時(shí)作為一項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)納入型號(hào)研制過(guò)程，為成功發(fā)射爭(zhēng)取更多有利時(shí)間。
長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭的低溫液氧貯箱表面還穿著一層厚厚的“棉衣”，主要起到隔絕熱傳導(dǎo)的作用。穿上“棉衣”之后，貯箱內(nèi)部能夠保持足夠的低溫環(huán)境，使得液氧推進(jìn)劑不會(huì)因溫度升高而大量揮發(fā)，貯箱外部溫度也不會(huì)太低，以至于對(duì)外部?jī)x器、人員等造成凍傷。
“厚棉衣”的主要組成成分是一種塑料泡沫。在棉衣制作過(guò)程中，需要使用發(fā)泡劑使泡沫膨脹成形，長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭則使用了一種新型無(wú)氟發(fā)泡劑，不會(huì)對(duì)地球臭氧層造成危害。和以往相比，長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭液氧貯箱所穿“棉衣”中取消了一層金屬鋁箔，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)噴涂泡沫和表面機(jī)加的自動(dòng)化生產(chǎn)。這些改進(jìn)不僅大大提高了低溫液氧貯箱的“棉衣”生產(chǎn)效率，還使“棉衣”更為綠色環(huán)保、質(zhì)地輕盈。
長(zhǎng)征七號(hào)火箭運(yùn)載能力能滿足大多數(shù)主流衛(wèi)星的要求，面向主流衛(wèi)星市場(chǎng)，適應(yīng)面更寬，是中國(guó)未來(lái)航天發(fā)射任務(wù)的“主力軍”，未來(lái)將成為在役主力火箭的“接班人”，肩負(fù)著長(zhǎng)征火箭技術(shù)進(jìn)步和更新?lián)Q代的重任。
裝上“太空互聯(lián)網(wǎng)”：“天舟四號(hào)”沖上云霄后，將與天和核心艙與“天舟三號(hào)”的組合體“牽手”。當(dāng)然，“天舟四號(hào)”從地球遠(yuǎn)道而來(lái)，也是有備而至。比如，它裝有“太空互聯(lián)網(wǎng)”，可以供航天員們“上網(wǎng)沖浪”使用。
“以太網(wǎng)通信”是當(dāng)前中國(guó)空間站天地通信、器間通信的主流通信方式，它極大便利了航天員的在軌工作環(huán)境?！耙蕴W(wǎng)通信技術(shù)”最早正是在天舟系列貨運(yùn)飛船上進(jìn)行首次驗(yàn)證的。
中國(guó)航天科技集團(tuán)八院電子所負(fù)責(zé)研制的高速通信處理器是貨運(yùn)飛船“以太網(wǎng)通信”的重要組成部分，被大家稱為“通信神器”，它集千兆網(wǎng)絡(luò)、光纖通信、高清圖像及話音等多項(xiàng)技術(shù)于一體。
有了這臺(tái)“神器”，航天員們?cè)凇疤占覉@”的生活不再枯燥。有了它，天地的距離更“近”了。航天員可以與地球上的人們視頻通話，也可以自己“上網(wǎng)沖浪”聽(tīng)音樂(lè)、看視頻等等。
拍起“太空大片”：貨運(yùn)飛船是真正意義上首次艙內(nèi)使用商用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和艙外高清攝像機(jī)的中國(guó)航天飛行器?！疤沾笃钡奈浪查g、天宮課堂的直播、航天員出艙等等這些時(shí)刻，都離不開(kāi)艙內(nèi)外高清攝像機(jī)的實(shí)時(shí)拍攝。
天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船使用了兩臺(tái)艙外高清攝像機(jī)：太陽(yáng)翼攝像機(jī)和交會(huì)對(duì)接攝像機(jī)。其中，太陽(yáng)翼攝像機(jī)主要用于觀察太陽(yáng)翼帆板的展開(kāi)和在軌運(yùn)行情況。交會(huì)對(duì)接攝像機(jī)安裝在貨運(yùn)飛船交會(huì)對(duì)接面，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛船和空間站的交會(huì)對(duì)接過(guò)程，把空間站從遠(yuǎn)至近，直至對(duì)接機(jī)構(gòu)鎖定的過(guò)程，完整細(xì)致地展現(xiàn)出來(lái)。
續(xù)上“太空電源”：“天舟四號(hào)”和它的孿生兄弟“天舟三號(hào)”“天舟二號(hào)”一樣，有相似的“基因”。這一點(diǎn)，在“智能并網(wǎng)供電功能”上也不例外。
中國(guó)航天科技集團(tuán)八院811所電源分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師黃崢介紹，“天舟二號(hào)”和“天舟三號(hào)”在軌運(yùn)行期間，成功進(jìn)行了貨運(yùn)飛船與空間站核心艙組合體下的雙向并網(wǎng)供電試驗(yàn)，“組合體運(yùn)行期間，‘天舟二號(hào)’‘天舟三號(hào)’貨運(yùn)飛船多次通過(guò)空間站核心艙向神舟飛船供電，解決了神舟飛船太陽(yáng)帆板在大面積遮擋情況下供電能力受到影響的問(wèn)題，這充分驗(yàn)證了中國(guó)空間站的智能用電模式。”
據(jù)介紹，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船在給自身供電的同時(shí)，其電源分系統(tǒng)在整個(gè)空間站系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，將發(fā)揮著重要作用。一方面，它可以實(shí)現(xiàn)與空間站核心艙的雙向并網(wǎng)供電，關(guān)鍵時(shí)刻為核心艙提供近1千瓦的電。另一方面，它將來(lái)也可通過(guò)空間站核心艙為神舟飛船供電。
今年是空間站建造的關(guān)鍵之年，文昌航天發(fā)射場(chǎng)不僅要發(fā)射問(wèn)天和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，還要承擔(dān)2次貨運(yùn)飛船發(fā)射任務(wù)。天舟四號(hào)任務(wù)是今年空間站任務(wù)的首飛，優(yōu)化了測(cè)試發(fā)射流程和發(fā)射日加注工序，不僅大大縮短了測(cè)試發(fā)射周期，提升了發(fā)射場(chǎng)綜合發(fā)射能力，也提高了發(fā)射可靠性。發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間的大幅縮短，離不開(kāi)工程一線航天工作者的辛勤奮戰(zhàn)，也離不開(kāi)發(fā)射流程的科學(xué)優(yōu)化配置。
乘“舟”騰云向“天宮”，拉開(kāi)了新年度中國(guó)空間站建造任務(wù)的“大幕”。據(jù)悉，文昌航天發(fā)射場(chǎng)今年還將執(zhí)行問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙和天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船3次空間站建造任務(wù)，屆時(shí)中國(guó)空間站將全面建成，為建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)再立新功。
來(lái)源：中新網(wǎng)、中國(guó)軍視網(wǎng)、央視新聞客戶端等綜合
