本报记者 王硕
2021年5月29日20时55分,天舟二号在长征七号遥三运载火箭的托举下于海南文昌航天发射场发射升空,我国空间站的首单“太空快递”开始派件。
5月30日5时01分,采用自主快速交会对接模式,天舟二号精准对接于天和核心舱后向端口,天和核心舱迎来第一位“访客”。
与神舟载人飞船不同,天舟货运飞船只运货、不送人,大家亲切地称它为空间站的“快递小哥”。其主要任务是运载货物,为空间站补充物资;预留空间站上的废弃物于返程时销毁;此外,还将配合空间站进行组合和姿态控制,协助开展货运飞船能力的技术性实验。
作为首个与我国空间站进行对接的航天器,天舟二号在停靠空间站期间将在轨验证多项空间站建设关键技术。
在天地间架起物资保障生命线
如果说核心舱是一套精装样板房,那么在航天员拎包入住前,货运飞船就是负责往房间里运输日常生活用品的。
据航天科技集团五院天舟二号货运飞船总指挥冯永介绍,天舟货运飞船由货物舱和推进舱两舱组成,是空间站工程建造阶段的首艘飞船,其发射重量13.5吨,运货能力6.9吨,在轨寿命不小于1年。本次天舟二号携带了供3位航天员3个月使用的消耗品、舱外航天服及平台物资。
作为货运飞船,运载能力自然是第一评估要素。航天科技集团五院天舟二号货运飞船总体副主任设计师雷剑宇表示,“目前世界上最大运载能力超过5吨的现役货运飞船只有两型,中国的天舟就是其中之一,天舟货运飞船的运载能力处于国际领先水平。”
“万里穿针”神技再现
飞船发射成功后,想将货物运送至空间站,就需要交会对接。
空间交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一,复杂度高、精准度高、自主性要求高、安全性要求高。为掌握这项技术,中国航天人前赴后继奋斗了近30年。
天舟二号与天和核心舱的交会对接是中国在轨进行的第2次快速交会对接,实现了新的技术升级。
据航天科技集团五院天舟二号货运飞船副总设计师党蓉介绍,以往飞船的交会对接从发射到具备交会对接条件需要2-3天时间,过程中还需要大量的人工参与。比如天舟一号在远距离段是需要人工辅助把飞船引导到一定位置,再由飞船自主完成近距离交会对接。但此次,对接整个过程历时约8小时,采用的是快速交会对接技术,飞船可以利用北斗导航的位置信息来实现远距离的全自主的导航计算及其制导与控制。
换句话说,过程中人只负责监视,整个交会和对接完全自主完成。
党蓉表示,此项技术的成功应用不仅可以缩短航天员在飞船狭小空间中滞留的时间,减少航天员不必要的体力与精力付出,同时也可以保证一些“时鲜货(比如生物制剂等)”尽快送达空间站。在安全方面,也方便向空间站提供各种急需的物资或救助被困的航天员。
为了此次快速交会对接,航天科技集团五院的研制团队突破了航天器自主导航测轨、定轨、自主快速制导等技术,把原来远距离导引段需要地面干预的工作交由航天器的星上计算机自主运行,为快速交会对接顺利实施做好了各种准备。
当然,天舟二号也装备了手控系统。未来,一旦自动交会对接模式发生故障,控制系统可以转为手控遥操作模式,空间站上的航天员可以通过“遥操作”,以遥控的方式“驾驶”飞船,实现货运飞船规避空间站或安全、准确地与空间站对接。
鱼香肉丝、宫保鸡丁也上太空了
据了解,天舟二号在轨飞行期间,航天员将乘坐神舟飞船进驻我国空间站天和核心舱,进入到货运飞船内在太空中体验一把“拆快递”的乐趣。
那这次天舟二号都会给天和核心舱带去些什么呢?
常言道“民以食为天。”我国的航天食品有不少传统中式菜品的身影,具有明显的中式特色。食物不仅有主副之分,讲究荤素搭配,更有独特的风味,甚至人人皆知的鱼香肉丝、宫保鸡丁……都出现在航天员的美食列表里。
除了生活物资以外,天舟二号还带去了推进剂。在与天和核心舱对接期间,天舟二号将为核心舱进行燃料加注与姿态控制。
值得一提的是,天和核心舱推进系统实现了完全自主补加,不再需要地面指令干预或是航天员的辅助。
此外,天舟二号还将带去实验设备、实验资料等物资,等到神舟十二号飞船将航天员送至天和核心舱,再由航天员在轨取出并安装。
至神舟十二号飞船返回后,天舟二号还会在太空表演一番“杂技”——与核心舱尾部对接口分离,自主机动至核心舱节点舱轴向对接口对接,进一步验证关键技术。
“货物千万件,安全第一件。”面对如此多的货物,如此繁杂的处理工作,空间站又将如何管理呢?
据航天科技集团五院天舟二号货运飞船系统主任设计师杨胜介绍,在空间站中,货架看似与普通货架无异,但所有的细节和构型都经过科学分析,中间留出通道,航天员可在货架中顺畅通行、拿取货物。特别是借鉴了国内物流先进的管理技术,航天员通过扫描二维码的方式,便能获得货物的位置信息和产品信息,同时该系统对产品信息的库存数量还能做到动态掌控。
渺茫太虚万里远,此心安处是吾乡。
天舟二号顺利完成首批物资运输工作,让我们更加坚信中国空间站的美好未来。货物已经送达,接下来就静待太空别墅的“住户”——航天员的到来吧。