2小时达!天舟五号货运飞船创世界最快交会对接纪录
封面新闻记者 杨峰
据中国载人航天工程办公室消息,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,在中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。据央视新闻消息,约两小时后天舟五号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。中国航天员首次在空间站迎接了货运飞船的来访。
封面新闻记者从航天科技集团获悉,天舟五号货运飞船是世界现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船,承担着为航天员提供物资保障、空间站在轨运营支持和空间科学实验的任务,停靠空间站期间将实施货物补给、推进剂补加,开展空间科学试验。
本次任务是长征七号运载火箭(简称“长七火箭”)与天舟系列货运飞船第五次携手奔赴太空,也是天舟货运飞船最快的一次与空间站组合体实施对接,创造了世界最快交会对接纪录。此前,世界上最快速的交会对接最短用时纪录是由 2020年10月14日俄罗斯联盟号飞船MS-17创造的3小时3分钟。
11月12日,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭发射升空。图源:云上天镜
“太空快递”在送货之外
还将助力空间科学试验
封面新闻记者航天科技集团了解到,天舟五号的装载的“快递”总重约6.7吨,包括为神舟十五号3名航天员6个月的在轨驻留消耗品准备的食品、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,以及为空间站组合体携带的约1.4吨的补加推进剂。这些物资都将为未来的航天员在轨驻留、空间站长期运营、开展材料科学、微重力、航天医学试验等空间应用领域提供物资保障。
11月12日,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭发射升空。图源:云上天镜
按计划,天舟五号货运飞船不仅要完成送达“太空快递”的使命,还将承担实验支持的职责。“太空快递”中包含了3项实验载荷,分别为“澳门学生科普卫星一号”、宇航用氢氧燃料电池、空间宽能谱高能粒子探测载荷,这些载荷将在空间失重环境下开展科学实验,对一些前沿的航天关键技术进行验证。
记者了解到,宇航用氢氧燃料电池由航天科技集团五院自主研发。按计划将进行中国首次燃料电池空间在轨试验,验证燃料电池在微重力等空间环境下的运行特性规律,掌握微重力等条件对燃料电池运行条件下的参数特性影响规律,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。
天舟五号货运飞船还搭载了约1kg的植物种子,用于开展航天育种实验。种子主要包括水稻、小麦、玉米等主粮作物和少量林木种子。后续,这些种子将通过载人飞船返回地面,经过地面培育后投入市场。
长征七号托举天舟升空
创造世界最快交会对接纪录
和天舟货运飞船此前的 6.5 小时快速交会对接相比,本次任务是天舟货运飞船最快的一次与空间站组合体实施对接,总时仅约两小时,创造世界最快交会对接纪录。
长七火箭主管弹道设计师张博戎白表示,“以前是精准的投篮入筐,现在我们不但要投篮,还要投一个漂亮的空心球。”
舱外材料暴露试验装置(1)图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心
封面新闻记者从航天科技集团一院获悉,快速对接于长七火箭而言,入轨偏差不能超过4秒,这是中国现役运载火箭中入轨精度最高的。自2017年执行天舟一号货运飞船发射任务起,长七火箭已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,测发周期由最初的 42天逐步缩减到27天。在一次次持续优化升级中,长七火箭各系统综合性能都在不断提升。
为了实现高精度入轨,长七火箭采用了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,还可以帮助火箭提前预见偏差,实时修正,保证入轨精度。
长七遥五火箭发射成功后,研制团队经过近3个月的数据分析和偏差修正,将火箭各系统的综合性能进行了又一轮提升,全箭以优异的性能,完成了“空心球”投篮。
为了完成2小时快速交会对接,天舟五号飞船则主要从两方面调进行了调整。
舱外材料暴露试验装置(2) 图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心
一是优化了交会对接的控制制导策略,将远距离导引过程中的多圈次飞行压缩为半圈,将多次变轨压缩为了两次综合机动,该部分用时将由原来的约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等的停泊点,类似动车组减少经停车站数量一样,加快了接近速度。如此,该方面的时长将由2个多小时缩短为约40分钟。
据航天科技集团五院502所交会对接首席专家解永春介绍,“严格来说,2 小时交会对接并不是我们为天舟五号增加的新功能,之前的天舟也有该功能,只是因为该模式对飞船飞行状态要求较高,之前没有进行在轨验证,天舟五号交会对接的圆满成功,也是完成了我国交会对接方面的一个新的挑战。”
这种2小时的超快速交会对接,可以极大提高中国的太空紧急救援能力,将大大缩短运输时间,使运输特殊鲜活试验品成为可能,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,尽快进入空间站。
2022年是中国空间站建造决战决胜之年,根据任务安排,全年共实施6次飞行任务,包括发射空间站问天舱和梦天舱、两艘天舟货运飞船、两艘神舟载人飞船。截至目前,已完成 5 次任务,均取得圆满成功。
中国空间站在轨建造的收官之战,神舟十五号任务将于2022年11月在酒泉卫星发射中心发射。
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