热推荐：中国航天交会对接技术取得新突破中国空间站“T”字构型组合体首迎“访客”

2022-11-14 06:46:02来源：中国青年报

仅用2小时，中国航天就实现了“太空送货”。

11月12日10时03分，天舟五号货运飞船搭乘的长征七号运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空；12时10分，天舟五号货运飞船与中国空间站天和核心舱后向端口成功交会对接。至此，中国空间站“T”字构型组合体与首个“访问者”的首次交会对接任务取得圆满成功。

“这场持续仅约2小时的交会对接任务，创造了人类航天史上最快交会对接纪录，这标志着我国快速交会对接技术成功完成在轨验证。”中国航天科技集团五院天舟五号货运飞船制导、导航与控制（GNC）系统副主任设计师胡海霞说。

(资料图片仅供参考)

她告诉中青报·中青网记者，我国快速交会对接技术成功在轨实施，打破了2020年10月14日由俄罗斯“联盟MS-17”载人飞船与国际空间站交会对接用时3小时3分钟的纪录，标志着中国航天交会对接技术取得新的突破。这对于提升我国空间交会对接水平、提升空间站任务应急物资补给能力具有重要意义。

首艘访问“T”字构型空间站的飞船

此次发射的天舟五号货运飞船，是中国空间站“T”字构型组装完成后首艘到访的飞船。

按计划，天舟五号货运飞船不仅要完成上行物资的使命，还将承担实验支持的职责。此次发射的天舟五号货运飞船装载了神舟十五号3名航天员6个月的在轨驻留消耗品、推进剂、应用实（试）验装置等物资，还搭载了“澳门学生科普卫星一号”、宇航用氢氧燃料电池、空间宽能谱高能粒子探测载荷等试验项目。这些载荷将在空间失重环境下开展科学实验，对一些前沿航天关键技术进行验证。

北京时间2022年11月13日14时18分，神舟十四号航天员乘组成功开启天舟五号货物舱舱门，在完成环境检测等准备工作后，于15时03分顺利进入天舟五号货运飞船。后续，航天员乘组将按计划开展货物转运等相关工作。

中国航天科技集团五院天舟货运飞船总设计师白明生透露，天舟五号货运飞船还搭载了植物种子，用于开展航天育种实验。种子主要包括水稻、小麦、玉米等主粮作物和少量林木种子。后续，这些种子将通过载人飞船返回地面，经过地面培育后投入市场。

值得一提的是，此次天舟五号货运飞船上搭载的由航天科技集团五院自主研发的燃料电池发电系统载荷，计划用于开展我国首次燃料电池空间在轨试验，为后续宇航燃料电池应用设计提供理论指导和数据支撑，推动宇航燃料电池工程应用发展，为我国载人探月任务推进提供支持。

作为空间站建造的关键核心产品，对接机构是实现空间站各个舱段间在轨连接、组合运行的重要系统。自2011年对接机构首次成就“太空之吻”以来，至此已有21套对接机构在轨完成了25次完美亮相。

中国航天科技集团八院飞船型号对接机构负责人丁立超表示，每一次“太空之吻”都不是简单复制，随着空间站构型的不断改变，空间站组合体的体量也在不断变化。从“一”字构型到“L”构型再到“T”字构型，多构型带来的全新状态也是对接机构必须面临的考验。

“此次天舟五号的对接目标达到80吨量级，是空间站建造以来对接机构迎来的最大吨位。”丁立超说，作为一款为空间站而生的产品，升级后的对接机构在设计阶段就充分考虑到如今空间站建造需要具备的8吨到180吨各种吨位、各种方式的对接能力。天舟五号对接机构更是开展了数十次与80吨对接目标的捕获缓冲试验，验证了产品的可靠性。

“太空货运专列”升级为“太空货运高铁”

交会对接技术是载人航天活动三大基本技术之一，曾是中国载人航天工程“三步走”战略第二步任务的关键内容。

2011年，神舟八号飞船与天宫一号完成首次交会对接；2012年，神舟九号任务突破和掌握了航天员手控交会对接技术；2017年，天舟一号货运飞船成功开展与天宫二号空间实验室的6.5小时快速交会对接在轨试验，使中国成为世界上第三个掌握“近地快速交会对接技术”的国家。

如今，我国打破世界纪录，实现2小时快速交会对接。

胡海霞表示，这些年来，我国的交会对接模式更加多样化、功能更加丰富、适应能力更强，说明中国的空间交会对接技术更趋成熟。

与天舟货运飞船此前的6.5小时快速交会对接相比，天舟五号货运飞船主要从两方面进行了方案调整。

胡海霞介绍，一是优化了交会对接的控制制导策略，将远距离导引过程由多圈次压缩为不到一圈，将多次变轨压缩为两次综合机动，该部分用时由原来的4个多小时减少到约1个小时；二是在近距离自主控制段，减少了多个用于确认飞船状态的停泊点，类似动车组减少经停车站数量一样，加快了接近速度，该阶段时长由2个多小时缩短为约40分钟。

“2小时超快速交会对接技术突破，对于中国空间站的长期在轨运营具有重要现实意义。”胡海霞说，运输时长大大缩短，使运输特殊鲜活试验品成为可能，而且能够极大增强太空紧急救援能力。如果将该技术应用于神舟载人飞船，将大大减少航天员赴空间站的飞行时间。

中国航天科技集团五院502所交会对接首席专家解永春认为，2小时交会对接只是飞船GNC系统的一个选项，GNC系统可以根据火箭入轨的情况，自主选择不同时长的交会对接模式，其中2小时超快速交会对接是目前最快速的模式，此外还可以选择3小时、5小时和6.5小时方案等。

胡海霞表示，从6.5小时到2小时，天舟五号任务成功解锁中国空间交会对接技术的新功能，实现了“太空货运专列”到“太空货运高铁”的华丽升级，让太空见证了新的“中国速度”。

“天舟快递”送货常态化

截至目前，我国已成功发射5艘天舟货运飞船，而天舟五号货运飞船，是中国空间站在轨建造阶段最后一次“送货”任务。

文昌航天发射场所属的西昌卫星发射中心总工程师钟文安告诉记者，随着中国空间站“T”字基本构型组装完成，天舟货运飞船将在中国文昌航天发射场常态化发射，约每半年发射一次，实现“天舟快递”送货常态化。

据他介绍，我国所有的天舟货运飞船都是从文昌航天发射场点火升空。组建至今，该发射场已经成功发射了5艘天舟货运飞船，其中天舟一号与天宫二号交会对接，突破掌握货物运输、推进剂在轨补加等关键技术，标志载人航天工程第二步圆满收官。其余4艘飞船均与中国空间站成功对接，为航天员送去大量工作、生活物资。

“我们针对天舟货运飞船的‘专属座驾’——长征七号火箭积极开展发射前流程优化和可靠性提升。”钟文安说，发射场重新梳理测试项目，将火箭测试周期调整为27天，相比长征七号首飞整整压减了15天；优化加注发射阶段测试工作，将发射区总时间压减至3天；实施液氧煤油并行加注，把发射日测试时间精简至8小时，极大提升了火箭发射工作效率，实现在1个月内完成天舟任务测试、发射的目标。

来自文昌航天发射场的消息称，近年来，文昌航天发射场发射能力从年均3至4发提升至6至8发，发射火箭型号从2型拓展到6型，极大缩短了火箭测试发射周期，形成了新一代大推力运载火箭高密度发射能力，实现我国近地轨道运载能力从10吨到25吨、地球同步轨道运载能力从5.5吨到14吨的巨大飞跃，大幅提升了我国进入太空的能力。

白明生也表示，中国空间站完成在轨建造后，初步计划每年发射两艘载人飞船和两艘货运飞船。为了满足密集发射的需要，天舟货运飞船实行组批生产的方式，同一批次的外形、功能相似或相近。

他说，天舟三号、天舟四号、天舟五号货运飞船是同批次生产的，天舟六号到天舟十一号是另外一批。从天舟六号货运飞船开始，会进行系统升级，如对货物舱进行改进，大幅度增强密封舱的货物运输能力等。