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天舟一号成功发射,中国空间站时代即将开启
2017-4-21 11:13:25

我国首艘货运飞船天舟一号4月20日19时51分许,在我国文昌航天发射场发射成功。这是我国载人航天工程“三步走”发展战略第二步的收官之作,标志着我国即将开启空间站时代。

天舟一号是我国第一艘货运飞船,也是我国目前为止体积最大、重量最重的航天器,由航天五院负责总研制。目前,神舟飞船只能携带数百公斤物资,而采用了高性能减重设计、轻量化货架设计的货运飞船,一次能装载6吨多物资。

上世纪90年代初,中国载人航天正式启动。国家采取了“三步走”的战略,来完成这一庞大的系统工程。

第一步,载人航天阶段。

1999年至2002年,我国发射了神舟一号至神舟六号飞船,进行了无人飞行试验,全面验证了飞船发射、舱段分离、从太空返回等各项关键技术;2003年10月15日9时,中国第一艘载人飞船神舟五号成功发射,圆满完成了我国首次载人飞行;2005年神舟六号成功发射,实现了多人多天飞行。

第二步,空间实验阶段。


如图所示,第二步还剩下最后一项任务,即:天舟一号货运飞船对接天宫二号,验证推进剂在轨补加技术,完成运送货物补给任务。

第三步,空间站建设阶段。


在第三步中,我国将建造长期有人照料的空间站。空间站要运行,人(航天员)要工作、生活,空间站运转所需的燃料(推进剂)以及人员相应的工作、生活物资必不可少。这就需要有一个专门的运输工具,负责运输货物补给并为空间站“加油”——这个重要使命就由货运飞船担当。

此次天舟一号背负多项任务,主要任务有三点。

第一,检验“太空加油”技术。天舟一号发射进入轨道后,将与天宫二号进行首次对接,两个航天器组成的组合体将进行两个月的在轨飞行。在此期间完成推进剂在轨补加试验,按计划将开展多次试验。

货运飞船的在轨推进剂补加技术,即“太空加油”,将是“太空之家”能够连续工作十年的重要保障。突破和掌握推进剂补加技术,解决空间站能源供给问题,将为我国顺利进入载人空间站建设运营阶段奠定基础。

第二,三次交会对接任务。天舟一号与天宫二号将进行三次交会对接。第一次交会对接后将测试货运飞船对组合体的控制能力,第二次交会对接是从不同接口方向进行对接。

未来空间站包括核心舱和两个实验舱,与货运飞船形成组合体后由货运飞船提供主动力,其目的主要在于尽量减少空间站动力、能源等消耗,延长空间站寿命;核心舱前后方向与垂直下方分别设有对接口,未来去往空间站执行任务的载人飞船或货运飞船很可能从不同方向进行交会对接。所以,第一次、第二次交会对接检验的都是未来空间站运营所必须的能力。

第三,以天基测控体制为主进行飞行控制。天舟一号货运飞船首次采用了以天基测控体制为主的设计原则。简单来说,就是将原本在地面或海上的测量系统“搬”到了天上,打破了在地面或海上的地域限制,实现了对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪,以确保对在轨异常的及时监测处置。这项测控应用有效降低了人力、物力、财力等成本,为未来与空间站通讯联络铺平了道路。

如果说载人飞船是天地往返的载人工具,那么货运飞船就是天地间运货的工具。如果天舟一号顺利完成任务,将使中国具备向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的能力。而这一能力,是确保未来中国空间站在轨长期载人飞行的基本前提。