天舟四号成功对接中国空间站

天舟四号成功对接中国空间站

5月10日凌晨,天舟四号货运飞船成功发射,飞行约6.5小时后与空间站组合体对接,交会对接完成后转入组合体飞行段。天舟四号货运飞船装载了神舟十四号3名航天员6个月在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置和样品材料、备品备件及部分载荷等物资。新华社记者 郭中正 摄

天舟四号成功对接中国空间站

天舟四号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接示意图。新华社记者 郭中正 摄

天舟四号成功对接中国空间站

5月10日凌晨1时56分,长征七号运载火箭托举着天舟四号货运飞船腾空而起,这是我国空间站建造阶段的首次发射。新华社记者 杨冠宇 摄

5月10日1时56分,天舟四号货运飞船成功发射,正式开启中国空间站全面建造的大幕。约6.5小时后,天舟四号货运飞船与在轨运行的空间站组合体成功对接。天舟四号装载了共计200余件(套)货物,将为神舟十四号航天员6个月在轨驻留、空间站组装建造、开展材料科学实验等空间应用领域提供物资保障。

神舟十四号载人飞船下个月发射。

新京报讯 据中国载人航天工程(603698)办公室消息,昨日1时56分,搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,约10分钟后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。2时23分,飞船太阳能(000591)帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。飞船飞行约6.5小时后,与天和核心舱后向对接,转入三舱(船)组合体飞行状态。

天舟四号货运飞船装载了神舟十四号3名航天员6个月在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置和样品材料、备品备件及部分载荷等物资。其上行物资总重约6吨。

此次发射是我国载人航天工程的第22次发射,是空间站建设从关键技术验证阶段转入在轨建造阶段的首次发射,也是长征系列运载火箭的第420次飞行。

今年,中国载人航天工程还将执行5次宇航发射任务,把2艘载人飞船、2个空间站实验舱、1艘货运飞船送入太空,完成我国空间站在轨建造。

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天舟四号飞船肩负哪些使命?

承担着为神舟十四号乘组提供物资保障、空间站在轨运营支持和开展空间科学实验的使命

天舟四号任务是中国空间站开启建造阶段的揭幕之战,也是全面完成中国空间站建设、实现载人航天工程“三步走”战略目标的关键之战,将为稳步推进我国空间站工程任务、打造国家太空实验室奠定坚实基础。

航天科技集团五院天舟货运飞船系统主任设计师杨胜介绍,作为空间站的地面后勤补给航天器,天舟货运飞船采用型谱化方案,设计了满足不同货物运输需求的全密封、半密封半开放、全开放3种货物舱模块,与通用推进舱模块组合形成全密封货运飞船、半密封半开放货运飞船和全开放货运飞船3种型谱。

“天舟四号货运飞船为全密封货运飞船,是现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。”杨胜说,它承担着为神舟十四号乘组提供物资保障、空间站在轨运营支持和开展空间科学实验的使命,停靠空间站期间将实施货物补给、推进剂补加。据新华社

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为空间站带去哪些“大礼包”?

包括货包货物和直接安装货物,上行物资总重约6吨

航天科技集团五院货运飞船系统总设计师白明生介绍,天舟四号装载了共计200余件(套)货物,其中包括货包货物和直接安装货物,将为神舟十四号航天员6个月在轨驻留、空间站组装建造、开展材料科学实验等空间应用领域提供物资保障。

“其中一件货物是力矩陀螺,重达170公斤,是目前已运输的物资里最重的。”白明生说,除此之外,天舟四号还搭载了3个实验项目,均来自征集活动。

“搭载实验项目,扩展货运飞船应用,可以有效提高货运飞船的综合效率。”白明生说。

而在货物装载方面,科研人员对天舟四号也进行了持续优化和改进。

“天舟四号携带了补加推进剂约750公斤,与天舟三号时相比差不多,但上行物资总重约6000公斤(6吨),比天舟三号多了300公斤,货物的运输能力有了进一步的提高。”白明生介绍,“这次没有再带舱外航天服,上边已经有3套了。”

与天舟三号相比,天舟四号的货物取用将更加方便。比如,天舟四号增加了货包色彩标识,航天员查找货物将更加直观。货物舱中的货格与盖板,天舟四号增加了更加便捷的尼龙搭扣连接方式,在轨可随时开合。此外,科研人员还对货包内的缓冲泡沫进行分块小型化优化设计,减小空间占用,更便于收纳存储。

“努力为航天员在轨驻留期间提供更多的便利,是我们一以贯之的理念。”白明生说。 据新华社

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天舟货运飞船有何技术创新?

四方面创新,包括减少对陆基测控站和海基测量船的依赖等

据中国航天科技(000901)集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(简称“火箭技术研究院”)介绍,天舟货运飞船总长10.6米,舱体最大直径3.35米,太阳电池翼展开后的最大宽度近15米。飞船采用货物舱和推进舱两舱设计,货物舱用于运输各类物资,推进舱提供能源和动力。同时,飞船新增货物保障、推进剂补加、绕飞交会对接、手控遥操作、组合体姿轨控制支撑功能。

在技术上,天舟货运飞船在四个方面有所创新。天舟货运飞船的上行载货比、货物运输、推进剂补加等综合能力比肩甚至优于国际现役货运飞船。它还突破了推进剂补加技术,这是我国空间站组装建造和运营的关键技术之一。

天舟货运飞船以天基测控体制为主的原则进行设计,实现了关键事件全程跟踪测控、在轨异常及时监测处置,减少了对陆基测控站和海基测量船的依赖。

此外,飞船还具备自主快速交会对接能力,采用自主导引模式,完全依靠船上设备导航和控制,在6.5小时内自主规划、多次变轨实现交会对接。

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天舟货运飞船如何进行燃料补加?

采用“增压气体回用+推进剂恒压挤压”技术方案

据火箭技术研究院介绍,截至目前,世界上掌握了在轨推进剂加注技术的国家只有俄罗斯和美国,其中实现在轨加注应用的只有俄罗斯,采用的是气体回用法;美国没有进行过在轨加注应用,但通过飞行试验掌握了加压加注的技术。

加压法系统简单,但推进剂加压温升带来安全隐患,同时补加方需消耗一定量的高压气体。气体回用法系统复杂,技术难度大,但气体资源无消耗,技术一旦突破,对长期在轨的空间站更为有利。

火箭技术研究院介绍,考虑我国空间站长期在轨推进剂补加需求,天舟货运飞船联合空间站采用“增压气体回用+推进剂恒压挤压”技术方案。货运飞船完成与被补加飞行器的推进剂管路对接与密封,由被补加飞行器压气机将贮箱气腔内增压气体回抽至气瓶,降低贮箱背压,以具备接收推进剂条件,货运飞船再以恒压方式将推进剂输送至被补加飞行器膜盒贮箱,并吹除连接管路推进剂和脱开连接管路,完成推进剂补加。

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如何“万里穿针”精准实现“太空之吻”?

提出可控阻尼的控制思路,既不影响捕获性能,又可抵消撞击能量

要在茫茫太空中将“时鲜货”送达,天舟四号货运飞船需要“万里穿针”,与空间站精准、安全、可靠对接,实现“太空之吻”,这对货运飞船的对接机构是一场考验。

承担对接机构分系统研制的航天科技集团八院相关设计师介绍说,我国空间站的建造犹如“搭积木”,而连接起各个舱段的“关节”正是对接机构。在对接机构设计之初,设计师就充分考虑到了未来空间站建造需要适应8到180吨各种吨位、各种方式的对接。

对接过程中产生的巨大对接能量,给对接机构的缓冲耗能能力提出了更高要求。

为了让两个重量级的航天器在对接时可以“轻盈优雅”,设计师们通过大量的技术攻关和方案论证,系统性地提出了可控阻尼的控制思路,通过缓冲等措施,既不影响捕获性能,又可以抵消撞击的能量,突破了这项关键技术。 据新华社

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何时完成空间站在轨建造?

今年可完成,之后工程将转入为期10年以上的应用与发展阶段

根据任务安排,发射天舟四号货运飞船后,6月将发射神舟十四号载人飞船,7月发射空间站问天实验舱,10月发射空间站梦天实验舱,空间站的三个舱段将形成“T”字基本构型,完成中国空间站的在轨建造。之后还将实施天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船发射任务。

据介绍,神舟十四号和神舟十五号两个乘组均由三名航天员组成,都将在轨飞行6个月,并将首次实现在轨乘组轮换,实现不间断有人驻留。两个乘组6名航天员将共同在轨驻留5到10天。

“今年完成空间站在轨建造以后,工程将转入为期10年以上的应用与发展阶段。初步计划是每年发射两艘载人飞船和两艘货运飞船。航天员要长期在轨驻留,开展空间科学实验和技术试验,并对空间站进行照料和维护。”中国载人航天工程办公室主任郝淳说。

此外,为进一步提升工程的综合能力和技术水平,我国还将研制新一代载人运载火箭和新一代载人飞船。其中,新一代载人运载火箭和新一代载人飞船的返回舱都可以实现重复使用;新一代载人飞船综合能力也将得到大幅提升,可以搭载7名航天员。另外,还将开展更大规模的空间研究实验和新技术试验。

“载人航天工程是一项‘既高大上,又要接地气’的伟大事业。”郝淳表示,未来,中国空间站还将开展空间生命科学、空间材料科学、航天医学等一大批科学实验和新技术验证,有望在科学探索和应用研究上取得重大成果和突破。同时,这些技术会更多地进行转化,服务于社会经济发展和国计民生。 据新华社

■ 揭秘

长七火箭首次实现一个月内完成测试发射

记者从火箭技术研究院获悉,为了满足未来空间站运营的需求,火箭系统工作人员对发射前的流程进行了优化,将测发周期减少4天,由原来的31天缩减到27天。这也是长七火箭首次实现在一个月内完成测试、发射。

本次任务中,火箭共有射前流程优化和可靠性提升等17项技术状态变化。其中包括:在发射日并行加注液氧煤油,减少了射前准备时间、降低了对人员设备气象保障等条件的要求、提高了发射可靠性;合并第一次总检查与真增压匹配测试,确保测试覆盖性的同时,减少重复性测试等。

本次发射任务长七火箭进行了液氧煤油并行加注,将发射日12小时流程缩减至8小时。早在发射队进入发射场的3个多月前,火箭技术研究院长七研制团队就开始组织各专业组人员,进行液氧煤油并行加注流程的更改分析,确定并行流程更改的原则,从流程更改方案,到流程更改实施方案,再到发射日预案筹备,进行了全方位的筹备策划。

此外,与以往长征火箭发射前几个小时开始加注不同,长七火箭经过专门设计和演练,它的液氧和煤油推进剂组合虽然属于低温燃料,但是可以安全停放24个小时,这样便可以灵活应对多种发射需求,而且在发射前程序最为复杂的阶段,减少了工作量,可以为成功发射争取更多有利时间,提高可靠性。长七火箭在研制之初,就把燃料加注后停放24小时作为一项设计标准纳入了型号研制过程,也因此具备了“想打就打”的发射能力。

A10-A11版采写/新京报记者 张建林(除署名外)

(责任编辑:马金露 HF120)

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