中國(guó)空間站全面建造階段揭幕之戰(zhàn)五大看點(diǎn)｜視點(diǎn)深度

5月10日凌晨，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船在位于海南文昌的中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)由長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射。在歷經(jīng)數(shù)小時(shí)的飛行后，天舟四號(hào)順利完成與空間站核心艙后向?qū)印?/p>

這是2022年中國(guó)空間站建造任務(wù)的首次發(fā)射，標(biāo)志著中國(guó)空間站正式開啟全面建造。

5月10日凌晨1時(shí)56分，長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭托舉著天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船騰空而起。新華社記者　郭程　攝

看點(diǎn)一：天舟四號(hào)肩負(fù)什么重要使命？

天舟四號(hào)任務(wù)是中國(guó)空間站開啟建造階段的揭幕之戰(zhàn)，也是全面完成中國(guó)空間站建設(shè)、實(shí)現(xiàn)載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵之戰(zhàn)，將為穩(wěn)步推進(jìn)我國(guó)空間站工程任務(wù)、打造國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

航天科技集團(tuán)五院天舟貨運(yùn)飛船系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師楊勝介紹，作為空間站的地面后勤補(bǔ)給航天器，天舟貨運(yùn)飛船采用型譜化方案，設(shè)計(jì)了滿足不同貨物運(yùn)輸需求的全密封、半密封半開放、全開放3種貨物艙模塊，與通用推進(jìn)艙模塊組合形成全密封貨運(yùn)飛船、半密封半開放貨運(yùn)飛船和全開放貨運(yùn)飛船3種型譜。

“天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船為全密封貨運(yùn)飛船，是現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運(yùn)飛船。”楊勝說，它承擔(dān)著為神舟十四號(hào)乘組提供物資保障、空間站在軌運(yùn)營(yíng)支持和開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的使命，?？靠臻g站期間將實(shí)施貨物補(bǔ)給、推進(jìn)劑補(bǔ)加。

天舟四號(hào)研制現(xiàn)場(chǎng)。（航天科技集團(tuán)五院供圖）

看點(diǎn)二：為空間站帶去哪些“大禮包”？

為保障各項(xiàng)任務(wù)順利完成，天舟四號(hào)攜帶了哪些“大禮包”？楊勝介紹，此次任務(wù)中，天舟四號(hào)裝載了航天員系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)、空間應(yīng)用領(lǐng)域、貨運(yùn)飛船系統(tǒng)共計(jì)200余件（套）貨物，其中包括貨包貨物和直接安裝貨物，攜帶補(bǔ)加推進(jìn)劑約750千克，上行物資總重約6000千克，將為神舟十四號(hào)乘組3人6個(gè)月在軌駐留、空間站組裝建造、開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)等提供物資保障。

為保證貨物安全快遞到“太空之家”，天舟四號(hào)采用貨包、支架、貯箱等多種貨物裝載方式，貨物種類、數(shù)量可根據(jù)空間站需求動(dòng)態(tài)配置。同時(shí)，還具備承擔(dān)空間站姿態(tài)軌道控制、并網(wǎng)供電以及空間站遙測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸支持、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)等任務(wù)的支持能力。

值得注意的是，天舟四號(hào)有更為人性化的設(shè)計(jì)——根據(jù)航天員乘組的在軌使用意見，為了查找貨物更加方便和直觀，天舟四號(hào)通過標(biāo)簽和提手的色彩設(shè)計(jì)，增加了貨包色彩標(biāo)識(shí)；為方便航天員在軌操作，天舟四號(hào)開始為適配板和對(duì)應(yīng)貨架增設(shè)搭扣帶，實(shí)現(xiàn)便捷防漂；為便于收納存儲(chǔ)，對(duì)貨包內(nèi)的緩沖泡沫進(jìn)行分塊小型化優(yōu)化設(shè)計(jì)，并增加氣柱緩沖方案以減重。

看點(diǎn)三：如何“萬里穿針”精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)“太空之吻”？

要在茫茫太空中將“時(shí)鮮貨”送達(dá)，天舟四號(hào)需“萬里穿針”，與空間站精準(zhǔn)、安全、可靠對(duì)接，實(shí)現(xiàn)“太空之吻”，這對(duì)貨運(yùn)飛船的對(duì)接機(jī)構(gòu)是一場(chǎng)考驗(yàn)。

承擔(dān)對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)研制的航天科技集團(tuán)八院相關(guān)設(shè)計(jì)師介紹說，我國(guó)空間站的建造猶如“搭積木”，而連接起各個(gè)艙段的“關(guān)節(jié)”正是對(duì)接機(jī)構(gòu)。在對(duì)接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)師就充分考慮到了未來空間站建造需要適應(yīng)8到180噸各種噸位、各種方式的對(duì)接。

對(duì)接過程中產(chǎn)生的巨大對(duì)接能量，給對(duì)接機(jī)構(gòu)的緩沖耗能能力提出了更高要求。為了讓兩個(gè)重量級(jí)的航天器在對(duì)接時(shí)可以“輕盈優(yōu)雅”，設(shè)計(jì)師們通過大量的技術(shù)攻關(guān)和方案論證，系統(tǒng)性地提出了可控阻尼的控制思路，通過緩沖等措施，既不影響捕獲性能，又可以抵消撞擊的能量，突破了這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

看點(diǎn)四：長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭有何變化？

長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭與天舟貨運(yùn)飛船已是一對(duì)“老友”。航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭總體主任設(shè)計(jì)師邵業(yè)濤介紹，本次是長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭與天舟貨運(yùn)飛船第四次攜手奔赴太空，“太空快遞小哥”與它的乘客已十分默契，火箭總體技術(shù)狀態(tài)也趨于穩(wěn)定。

為滿足未來空間站的運(yùn)營(yíng)需求，由航天科技集團(tuán)一院抓總研制的長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭對(duì)發(fā)射前的流程進(jìn)行了優(yōu)化，將測(cè)試、發(fā)射周期減少4天，由原來的31天縮減到27天，這也是長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭首次在一個(gè)月內(nèi)完成測(cè)試、發(fā)射。

5月7日，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船與長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭組合體在垂直轉(zhuǎn)運(yùn)。新華社發(fā)（楊志遠(yuǎn)　攝）

本次任務(wù)中，火箭共有發(fā)射前流程優(yōu)化和可靠性提升等17項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)變化。航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭總指揮孟剛介紹，將火箭測(cè)試、發(fā)射周期減少4天是長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭的一項(xiàng)重大流程改進(jìn)任務(wù)，這不僅挑戰(zhàn)著火箭的綜合性能，也考驗(yàn)著發(fā)射隊(duì)員在高強(qiáng)度工作環(huán)境下的應(yīng)變能力，火箭的各個(gè)分系統(tǒng)必須同時(shí)開展流程優(yōu)化工作才能達(dá)到最終目標(biāo)。

看點(diǎn)五：何時(shí)完成空間站在軌建造？

根據(jù)任務(wù)安排，發(fā)射天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船后，6月將發(fā)射神舟十四號(hào)載人飛船，7月發(fā)射空間站問天實(shí)驗(yàn)艙，10月發(fā)射空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，空間站的三個(gè)艙段將形成“T”字基本構(gòu)型，完成中國(guó)空間站的在軌建造。之后還將實(shí)施天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十五號(hào)載人飛船發(fā)射任務(wù)。

據(jù)介紹，神舟十四號(hào)和神舟十五號(hào)兩個(gè)乘組均由三名航天員組成，都將在軌飛行6個(gè)月，并將首次實(shí)現(xiàn)在軌乘組輪換，實(shí)現(xiàn)不間斷有人駐留。兩個(gè)乘組6名航天員將共同在軌駐留5到10天。

“今年完成空間站在軌建造以后，工程將轉(zhuǎn)入為期10年以上的應(yīng)用與發(fā)展階段。初步計(jì)劃是每年發(fā)射兩艘載人飛船和兩艘貨運(yùn)飛船。航天員要長(zhǎng)期在軌駐留，開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)，并對(duì)空間站進(jìn)行照料和維護(hù)。”中國(guó)載人航天工程辦公室主任郝淳說。

此外，為進(jìn)一步提升工程的綜合能力和技術(shù)水平，我國(guó)還將研制新一代載人運(yùn)載火箭和新一代載人飛船。其中，新一代載人運(yùn)載火箭和新一代載人飛船的返回艙都可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用；新一代載人飛船綜合能力也將得到大幅提升，可以搭載7名航天員。另外，還將開展更大規(guī)模的空間研究實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)試驗(yàn)。

“載人航天工程是一項(xiàng)‘既高大上，又要接地氣’的偉大事業(yè)。”郝淳表示，未來，中國(guó)空間站還將開展空間生命科學(xué)、空間材料科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)等一大批科學(xué)實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)驗(yàn)證，有望在科學(xué)探索和應(yīng)用研究上取得重大成果和突破。同時(shí)，這些技術(shù)會(huì)更多地進(jìn)行轉(zhuǎn)化，服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)計(jì)民生。