『太空快遞』中秋節前再出發

昨日天舟三號貨運飛船成功發射

並於昨晚10時許完成交會對接

此次配送的『中秋禮』不僅有補加推進劑

還包括氣瓶、水囊等航天員生活物資

比天舟二號更能『裝』

9月20日,由中國航天科技集團五院抓總研製的天舟三號貨運飛船在海南文昌發射場成功發射。在中秋來臨之際,爲堅守太空崗位的天和核心艙、天舟二號兩位『親人』,送上了來自家鄉父老的中秋問候。那麼,天舟三號都帶了什麼貨物上天?有什麼亮點之處?

快遞員 天舟三號

目的地 天宮空間站,天和核心倉

狀態 攬件發貨 已成功送達

20日15時10分,搭載天舟三號貨運飛船的長征七號遙四運載火箭,在文昌航天發射場點火發射,約597秒後,飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,15時22分,飛船太陽能帆板展開且工作正常,發射取得圓滿成功。

天舟三號貨運飛船於20日22時08分,採用自主快速交會對接模式成功對接於空間站天和核心艙後向端口,整個過程歷時約6.5小時,與天和核心艙及天舟二號組合體完成交會對接後,轉入三艙(船)組合體飛行狀態。

天舟系列貨運飛船是我國自主研製的貨運飛船,而貨運飛船主要任務是爲空間站運輸貨物和補加推進劑,並將空間廢棄物帶回大氣層燒燬,天舟三號此行也不例外。其實,天舟三號的任務非常明確,就是爲神舟十三號任務做準備,在天舟三號進行物資輸送後,預計在10月,我國就會發射神舟十三號載人飛船,將送3名宇航員進入空間站,預計進行6個月的太空生活。

天舟三號爲滿載狀態,運載了可支持3名航天員6個月的在軌駐留物資、空間站備份設備、空間科學載荷等貨物;此外,還攜帶了補加推進劑等上行物資,在停靠期間還具備併網供電能力,可以爲空間站提供供電支持。

航天科技集團五院天舟三號貨運飛船總指揮馮永告訴記者,太空是一個接近真空的環境,航天員在空間站內生存需要適宜的大氣環境,所以天舟三號攜帶的物資中有一樣特殊的貨物,就是氣瓶。可別小看了這個氣瓶,它是用特種複合材料製成,可以充至300倍大氣壓力,這樣充一瓶氧氣就能供航天員很長時間使用。

航天員長期在空間站駐留生活,除了空氣之外,離不開寶貴的水資源。天舟三號這次帶了多組水箱,用於航天員飲水和使用。航天科技集團五院貨運飛船系統總體主管設計師王冉介紹,水箱均採用了輕質、柔軟材料製成的“水囊”包裝,不僅可以保證飲水安全,還可以在飲水用盡後更好地收納。

天舟三號帶的貨物裏最“金貴”的要數艙外航天服了,它的主要功能是爲航天員提供太空中生存所需的供氧、調溫、輻射防護等。這套裝備重達90多公斤,價格也相當可觀,據說超過8位數。貨運飛船系統爲了上行運輸這套裝備,專門設計了艙外服支架,保證其運輸過程中不會損壞。

除了這些特殊貨物,天舟三號隨身攜帶的其他貨物都是用標準化、型譜化的貨包裝載的。這些貨包不僅具有良好的力學承載性能,還有抗菌、防黴、阻礙燃燒、無有害氣體揮發等特點。這麼多本領,又是如何做到的呢?“能夠研發出適合貨運飛船貨包材料的靈感還是源於螃蟹殼。經過大量探索和試驗,研製人員從螃蟹殼裏提取了一種特有成分,經過特殊工藝,特殊製作,研發出性能優異的天舟貨包材料。”王冉說。

天舟三號充分吸收了天舟二號的經驗,並進行了持續優化和改進。“天舟三號貨物裝載的密度更大,貨物在發射場安裝的效率更高了。此外,天舟三號貨運飛船運載的物資要滿足航天員6個月的需求,所以它的整船裝載能力更高,裝載的貨包數量相比天舟二號裝載的數量更多;而且經過優化設計等‘精裝修’,更加舒適、美觀,將爲航天員提供更加宜人的環境。”航天科技集團五院天舟三號貨運飛船系統總體主任設計師楊勝說。 綜合新華社等

陝西元素

六院動力全程護航

總部位於西安的中國航天科技集團公司六院,爲運載天舟三號飛船的長征七號火箭提供了6臺120噸級液氧煤油發動機及4臺18噸液氧煤油發動機,這10臺發動機接續發力,將飛船準確送入預定軌道。

六院801所承擔了天舟三號貨運飛船空間推進及推進劑在軌補加系統研製項目,主要提供貨運飛船及組合體姿態及軌道機動所需的重量,併爲空間站/空間實驗室在軌補加推進劑,以延長空間站/空間實驗室在軌運行時間。

據悉,執行神舟十三號飛行任務的載人飛船及運載火箭,正在酒泉發射場按計劃同步開展各項準備工作。在“神十三”到來之前,天和核心艙前後將各連一艘天舟飛船,仍然保持一字構形。而“神十三”到達天和艙後,將首次對接朝向地面的徑向對接口。在此之前,9月16日,神舟十二號和空間站組合體完成繞飛及徑向交會試驗,已成功驗證了徑向交會技術,爲“神十三”的到來做好準備。

西安衛星測控中心確保軌道精度

西安衛星測控中心作爲此次任務的軌道計算備份中心與測控網調度管理中心,成功實現了對貨運飛船與核心艙雙目標軌道確定以及飛行軌跡實時監視計算等工作。

“陵水發現目標!”

“三亞跟蹤正常”……

火箭起飛後不久,該中心遍佈各地的測控站點相繼發現目標並實施跟蹤,任務現場,指揮調度口令聲此起彼伏,振奮人心,遙測數據源源不斷地彙集到北京中心和西安中心。飛船入軌後,該中心所屬喀什、渭南、廈門、青島等測控站點相繼實施接力測控,爲指揮部判斷飛船狀態、做出準確決策提供關鍵支撐。

爲進一步提升軌道計算精度,西安衛星測控中心副研究員何雨帆帶領着他的團隊經過數月攻關,不僅對任務軟件進行了適應性改造和測試,還研發了一套備份軟件。每次軌道計算都會同時啓動兩套軟件,並對結果進行比對,以確保對外發送軌道的精度。

五院西安分院助力“精準送貨”

天舟三號貨運飛船在進入太空後,由航天科技集團公司五院西安分院研製的中繼終端在第一時間開機。隨後,中繼終端與天鏈中繼衛星實現“太空握手”,建立星間鏈路,從而搭建了從天舟三號中繼終端到中繼衛星再到地面的“太空天路”。地面測控人員以此對天舟三號實施在軌飛行控制,通過地面遙測遙控方式,對飛船姿態進行控制,並與地面建立通信聯繫,實現對天舟三號貨運飛船的“遠程駕駛”。

試想一下,如果天舟三號在茫茫太空中找不到對接的目標——空間站天和核心艙,將會怎樣?西安分院爲天舟三號研製的天線網絡,通過提供專門的測控與通信信號傳輸通道,爲天舟三號與地面建立了高速、暢通無阻的指揮和反饋信息通道,確保任務順利完成。

天線網絡是屬於測控與通信分系統中連接應答機和天線的關鍵產品,就是飛船上一個小型信號轉發器。當天舟三號接收到地面的通信信號或測控指令信號時,天線網絡會將其進行分類、分通道傳輸到應答機。反之,也會把來自應答機不同通道的各類信號彙總後送往對地天線,通過天線發出後送達地面。

目前,天舟三號已經成功進入太空,西安分院研製的中繼終端和天線網絡將全程護航,確保天舟三號“精準送貨”。

四院多項“快件”爲空間站備貨

在這次發射任務中,航天科技集團公司四院爲“天舟三號”提供了艙體結構密封件、C/C密封環等產品,並提前爲空間站日常易耗品——“太空廁所”上蓋組件、二氧化碳吸附藥盤等產品備貨。

四院42所爲“天舟三號”貨運飛船及空間站提供的所有動、靜結構與機構密封件,爲航天員提供了可靠的長壽命密封防護,在軌使用壽命預計可達25年以上。四院43所研製的C/C密封環產品作爲長征七號火箭液氧煤油發動機的關鍵構件,爲火箭發動機圓滿完成任務提供了可靠保障。

“神十二”三名航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波剛從太空出差歸來,“神十三”三名航天員即將啓程。爲提前給航天員備貨,“天舟三號”中秋也沒放假,把由四院42所研製生產的“太空廁所”上蓋組件、二氧化碳吸附藥盤等提前送入空間站,爲“神十三”航天員們更長時間的太空生活提供安全和生活保障。吸附藥盤是作爲艙外航天服生保分系統中的重要部件。在航天員執行艙外任務時,該藥盤能吸收航天員在航天服內代謝產生的二氧化碳,以確保二氧化碳濃度在允許範圍內,而且不釋放對人體有毒有害物質,從而保障航天員生命安全和身體健康。空間站“太空廁所”易耗品——大便袋上蓋組件等,可以爲航天員提供日常生活排瀉物的殺菌處理,從而讓航天員能夠更加安心、安全、衛生、舒適的長期工作生活在太空。

天舟三號和長七“大腦”九院造

天舟三號發射任務中,航天科技集團公司九院771所配套產品運行正常,質量可靠,爲任務圓滿成功提供了保證。

771所承擔的數管分系統中央單元,是天舟三號貨運飛船數管分系統的關鍵單機,相當於貨運飛船的“神經中樞”。在飛船飛行過程中,通過系統總線,完成對數管分系統及其它分系統設備的控制和管理,實現各類數據及指令的存儲、控制、處理和轉發,具備故障工作/故障安全的能力。771所在本次任務中配套的加速度計伺服電路作爲慣性測量系統的敏感神經元,爲航天器的空間狀態監測和信息感知提供了核心數據,是飛行器控制系統的重要組成元件。

爲保障長征七號運載火箭執行載人空間站任務,771所箭機研製團隊運用整機綜合設計技術,解決一系列參數匹配和抗干擾設計等應用難點,設計實現全國產化三冗餘箭載飛行控制計算機,相對以往產品,該型箭機產品整機運算能力和控制精度極大提升,國產化率提升至100%。

此外,771所還爲運載火箭配套了導航計算機板、信號處理與接口電路、橫法向表組合測量計算機等關鍵產品,爲運載火箭的姿態測量和成功飛行發揮了重要作用。 華商報記者 馬虎振 通訊員 賈真珍 呂炳宏

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