航天员“收快递”啦!天舟五号创纪录展现中国速度

航天员“收快递”啦!天舟五号创纪录展现中国速度
11月12日10时03分,天舟五号货运飞船搭乘的长征七号运载火箭在文昌航天发射场点火升空,12时10分,飞船完成与中国空间站天和核心舱后向对接口的交会对接任务,创下人类航天器最快交会对接纪录。中国航天员首次在空间站迎接货运飞船来访。这一技术突破对于提升中国空间交会对接水平,提升空间站任务应急物资补给能力具有重要意义。

天舟五号货运飞船发射任务取得圆满成功。<a target='_blank' href='/'>中新社</a>记者 骆云飞 摄

  据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约10分钟后,天舟五号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,飞船太阳能帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。12时10分,飞船完成与中国空间站天和核心舱后向对接口的交会对接任务,创下人类航天器最快交会对接纪录。

  天舟五号货运飞船装载了约6.7吨物资,包括航天员系统准备的食品、医药物品、卫生清洁用品等货包,空间站关键设备的备份件、维修件,空间应用系统的实验载荷,以及约1.4吨的补加推进剂,将为神舟十五号乘组3人6个月在轨驻留、空间站组装建造和空间应用领域提供物资保障。作为第四艘到访中国空间站的货运飞船,天舟五号货运飞船开创多个“首次”。

  这是我国载人航天工程的第26次发射任务,也是长征系列运载火箭的第449次飞行。至此,西昌卫星发射中心完成的发射任务次数达到200次,成为我国首个完成200次发射的航天发射中心,创造了中国航天史上新的纪录。

  近年来,这个发射场迎来高密度发射期,将天和核心舱、问天和梦天实验舱等顺利送入太空,为中国人在太空拥有自己的空间站贡献了力量。从“1”到“100”,西昌卫星发射中心用时32年,而从“100”到“200”仅用6年时间。这就是中国航天速度。

创人类航天器最快交会对接纪录

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  中国超快速交会对接技术成功在轨实施,打破了此前国际空间站由俄罗斯“联盟MS-17”载人飞船于2020年10月14日创造的3小时3分钟的纪录,标志着中国航天交会对接技术取得新的突破。

  交会对接技术是载人航天活动三大基本技术之一,曾是中国载人航天工程“三步走”战略第二步任务的关键内容。2011年,神舟八号飞船与天宫一号完成首次交会对接;2012年,神舟九号任务突破和掌握了航天员手控交会对接技术;2017年,天舟一号货运飞船成功开展与天宫二号空间实验室的6.5小时快速交会对接在轨试验,使中国成为世界上第三个掌握近地快速交会对接技术的国家。如今,中国又打破世界纪录,实现2小时超快速交会对接。

     与天舟货运飞船此前的6.5小时快速交会对接相比,天舟五号货运飞船主要从两方面进行了方案调整。一是优化了交会对接的控制制导策略,将远距离导引过程由多圈次压缩为不到一圈,将多次变轨压缩为了两次综合机动,该部分用时由原来的4个多小时减少到约1个小时;二是在近距离自主控制段,减少了多个用以确认飞船状态的停泊点,类似动车组减少经停车站数量一样,加快了接近速度,该阶段时长由2个多小时缩短为约40分钟。

  2小时超快速交会对接技术突破,对于中国空间站的长期在轨运营具有重要现实意义。运输时长大大缩短,使运输特殊鲜活试验品成为可能,而且能够极大增强太空紧急救援能力。如果将该技术应用于神舟载人飞船,将大大减少航天员赴空间站的飞行时间。从6.5小时到2小时,天舟五号任务成功解锁中国空间交会对接技术的新功能,实现了“太空货运专列”到“太空货运高铁”的华丽升级,让太空见证了新的“中国速度”。

长征七号运载火箭五送“天舟”

天舟五号货运飞船发射任务取得圆满成功。<a target='_blank' href='/'>中新社</a>记者 骆云飞 摄

  这是中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成后,长七火箭首次发送“太空快递”,也意味着空间站在轨建造阶段长七型号发射任务圆满收官。

  自2017年执行天舟一号货运飞船发射任务起,长七火箭与天舟货运飞船五度携手,火箭总体技术状态逐渐趋于稳定,测发周期也由最初的42天逐步缩减到27天。从发射场流程优化到高密度发射,再到如今可以实现天舟货运飞船2小时快速交会对接,长七火箭正不断刷新自己的“送货”速度。

  长七遥五火箭发射成功后,研制团队接到了执行2小时超快速交会对接任务的技术需求。这意味着长七火箭需要实现更高的入轨精度。

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  事实上,空间站的实验舱、天舟货运飞船和神舟飞船任务,都是交会对接任务,这对火箭发射入轨精度本身就有很高的要求。长七火箭把货运飞船送到预定轨道后,天舟飞船一圈的轨道周期大约是5400秒,而长七火箭要达到的入轨精度偏差不能超过4秒,该入轨精度是中国现役运载火箭中最高的。

  为了实现高精度入轨,长七火箭采用高精度激光陀螺和光纤陀螺惯性测量组合的设计方法。在飞行过程中,控制系统能够快速为火箭规划出最佳飞行路线;“迭代制导技术”的保驾护航,则可以帮助火箭提前预见偏差,实时修正,保证入轨精度。此次发射中,为了帮助天舟五号货运飞船实现2小时快速交会对接,长七火箭再次实现高精度入轨。长七火箭入轨精度再提升一个数量级是天舟货运飞船与空间站组合体交会对接的基础。

  作为太空“快递小哥”,长七火箭立项之初和目前的主要任务都是承担空间站货运飞船的发射任务。专家指出,长七火箭近地轨道运载能力达14吨级,搭载远征上面级,可实现太阳同步轨道9.5吨的运载能力,既可以发射天舟货运飞船,也可以发送其它卫星载荷,后续可在中低轨卫星发射中发挥更广泛的作用。

“妙器”指引,“宇宙送货”不怕迷路

研制历程 中国航天科技集团八院 供图

  天舟五号货运飞船升空后,与地面之间有个“联络员”——应答机,能完成基本的测距、测速,让“天舟五号”知道自己在哪。同时这位“联络员”还像一辆往来天地的“澳门威尼斯人官网专列”,把“天舟五号”的遥控、遥测、话音等重要澳门威尼斯人官网一一收集,在天地之间传输。

  空空通信设备是中国空间站组合体和所有飞船交会对接的“红娘”。百里“姻缘”一线牵,货运飞船与中国空间站相距近100公里时,便可建立通信。空空通信设备悄悄拉动“太空姻缘线”,让两个航天器到达同一“约会”地点,最终完成交会对接。

  空空通信设备由天线、空空通信机和接口等多台产品组成,成对地配置在两艘需要对接的航天器上,它负责传送指令、姿态及定位数据等重要澳门威尼斯人官网,实时完成两个航天器相对位置和速度澳门威尼斯人官网的传递。

  据透露,中国空间站建成后,空空通信设备不仅可以为来访飞船的交会对接提供精准的数据通信,同时也可为多个对接航天器并网运行提供天地通信的冗余保障。中国空间站T字基本构型组装完成后,航天员的天地往返将愈加频繁、空间试验量会日益加大,对物资补给和科学设备的需求也将不断增加,我们所有的研制生产过程必须可控可测,各项测试数据需一致稳定,以保证航天产品质量。

搭载中国首台空间应用燃料电池

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  天舟五号货运飞船搭载了中国首台空间应用燃料电池,计划开展中国首次燃料电池空间在轨试验,将为后续宇航燃料电池应用设计提供理论指导和数据支撑,推动宇航燃料电池工程应用发展,为中国载人探月任务推进提供有力支持。

  月球上一天大约相当于地球上的一个月,未来的载人探月任务必须应对在月夜长时间无太阳光照等严苛环境,而传统储能发电系统会造成重量大幅增加,无法满足载人探月任务能源系统需求。对此,研制团队把目光锁定在具有较高比能量的燃料电池上,计划在太空验证燃料电池在微重力等空间环境下的运行特性规律。

  天舟五号货运飞船是中国空间站在轨建造阶段最后一发“送货”任务。后续中国空间站完成在轨建造后,初步计划每年发射两艘载人飞船和两艘货运飞船。为了满足密集发射的需要,天舟货运飞船实行组批生产的方式,同一批次的外形、功能相似或相近。

  据介绍,天舟三号、天舟四号、天舟五号货运飞船是同批次生产的,天舟六号到天舟十一号则是另外一批。从天舟六号货运飞船开始,会进行系统升级,如对货物舱进行比较大的改进,大幅度增强密封舱的货物运输能力等,这样给航天员提供的物资可以支撑更长的时间。

“天舟五号”升空航天人永远在路上

  “梦圆航天,正当其时”的殷殷嘱托时时在心中回荡,“担负第一棒使命、交付第一棒答卷、成就第一棒荣光”的铿锵宣言不断在耳边回响。航天人永远在路上!


     来源:中新网、新华网、央广军事、央视新闻客户端等综合