5月10日凌晨，天舟四號貨運飛船在位于海南文昌的中國文昌航天發(fā)射場由長征七號遙五運載火箭成功發(fā)射。在歷經(jīng)數(shù)小時的飛行后，天舟四號順利完成與空間站核心艙后向對接。
這是2022年中國空間站建造任務的首次發(fā)射，標志著中國空間站正式開啟全面建造。
5月10日凌晨1時56分，長征七號運載火箭托舉著天舟四號貨運飛船騰空而起。新華社記者 郭程 攝
看點一：天舟四號肩負什么重要使命？
天舟四號任務是中國空間站開啟建造階段的揭幕之戰(zhàn)，也是全面完成中國空間站建設、實現(xiàn)載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略目標的關鍵之戰(zhàn)，將為穩(wěn)步推進我國空間站工程任務、打造國家太空實驗室奠定堅實基礎。
航天科技集團五院天舟貨運飛船系統(tǒng)主任設計師楊勝介紹，作為空間站的地面后勤補給航天器，天舟貨運飛船采用型譜化方案，設計了滿足不同貨物運輸需求的全密封、半密封半開放、全開放3種貨物艙模塊，與通用推進艙模塊組合形成全密封貨運飛船、半密封半開放貨運飛船和全開放貨運飛船3種型譜。
“天舟四號貨運飛船為全密封貨運飛船，是現(xiàn)役貨物運輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運飛船。”楊勝說，它承擔著為神舟十四號乘組提供物資保障、空間站在軌運營支持和開展空間科學實驗的使命，停靠空間站期間將實施貨物補給、推進劑補加。
天舟四號研制現(xiàn)場。(航天科技集團五院供圖)
看點二：為空間站帶去哪些“大禮包”？
為保障各項任務順利完成，天舟四號攜帶了哪些“大禮包”？楊勝介紹，此次任務中，天舟四號裝載了航天員系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)、空間應用領域、貨運飛船系統(tǒng)共計200余件(套)貨物，其中包括貨包貨物和直接安裝貨物，攜帶補加推進劑約750千克，上行物資總重約6000千克，將為神舟十四號乘組3人6個月在軌駐留、空間站組裝建造、開展空間科學實驗等提供物資保障。
為保證貨物安全快遞到“太空之家”，天舟四號采用貨包、支架、貯箱等多種貨物裝載方式，貨物種類、數(shù)量可根據(jù)空間站需求動態(tài)配置。同時，還具備承擔空間站姿態(tài)軌道控制、并網(wǎng)供電以及空間站遙測、數(shù)據(jù)傳輸支持、空間科學實驗等任務的支持能力。
值得注意的是，天舟四號有更為人性化的設計——根據(jù)航天員乘組的在軌使用意見，為了查找貨物更加方便和直觀，天舟四號通過標簽和提手的色彩設計，增加了貨包色彩標識；為方便航天員在軌操作，天舟四號開始為適配板和對應貨架增設搭扣帶，實現(xiàn)便捷防漂；為便于收納存儲，對貨包內(nèi)的緩沖泡沫進行分塊小型化優(yōu)化設計，并增加氣柱緩沖方案以減重。
看點三：如何“萬里穿針”精準實現(xiàn)“太空之吻”？
要在茫茫太空中將“時鮮貨”送達，天舟四號需“萬里穿針”，與空間站精準、安全、可靠對接，實現(xiàn)“太空之吻”，這對貨運飛船的對接機構是一場考驗。
承擔對接機構分系統(tǒng)研制的航天科技集團八院相關設計師介紹說，我國空間站的建造猶如“搭積木”，而連接起各個艙段的“關節(jié)”正是對接機構。在對接機構設計之初，設計師就充分考慮到了未來空間站建造需要適應8到180噸各種噸位、各種方式的對接。
對接過程中產(chǎn)生的巨大對接能量，給對接機構的緩沖耗能能力提出了更高要求。為了讓兩個重量級的航天器在對接時可以“輕盈優(yōu)雅”，設計師們通過大量的技術攻關和方案論證，系統(tǒng)性地提出了可控阻尼的控制思路，通過緩沖等措施，既不影響捕獲性能，又可以抵消撞擊的能量，突破了這項關鍵技術。
看點四：長征七號運載火箭有何變化？
長征七號運載火箭與天舟貨運飛船已是一對“老友”。航天科技集團一院長征七號運載火箭總體主任設計師邵業(yè)濤介紹，本次是長征七號運載火箭與天舟貨運飛船第四次攜手奔赴太空，“太空快遞小哥”與它的乘客已十分默契，火箭總體技術狀態(tài)也趨于穩(wěn)定。
為滿足未來空間站的運營需求，由航天科技集團一院抓總研制的長征七號遙五運載火箭對發(fā)射前的流程進行了優(yōu)化，將測試、發(fā)射周期減少4天，由原來的31天縮減到27天，這也是長征七號運載火箭首次在一個月內(nèi)完成測試、發(fā)射。
5月7日，天舟四號貨運飛船與長征七號遙五運載火箭組合體在垂直轉運。新華社發(fā)(楊志遠 攝)
本次任務中，火箭共有發(fā)射前流程優(yōu)化和可靠性提升等17項技術狀態(tài)變化。航天科技集團一院長征七號運載火箭總指揮孟剛介紹，將火箭測試、發(fā)射周期減少4天是長征七號遙五運載火箭的一項重大流程改進任務，這不僅挑戰(zhàn)著火箭的綜合性能，也考驗著發(fā)射隊員在高強度工作環(huán)境下的應變能力，火箭的各個分系統(tǒng)必須同時開展流程優(yōu)化工作才能達到最終目標。
看點五：何時完成空間站在軌建造？
根據(jù)任務安排，發(fā)射天舟四號貨運飛船后，6月將發(fā)射神舟十四號載人飛船，7月發(fā)射空間站問天實驗艙，10月發(fā)射空間站夢天實驗艙，空間站的三個艙段將形成“T”字基本構型，完成中國空間站的在軌建造。之后還將實施天舟五號貨運飛船和神舟十五號載人飛船發(fā)射任務。
據(jù)介紹，神舟十四號和神舟十五號兩個乘組均由三名航天員組成，都將在軌飛行6個月，并將首次實現(xiàn)在軌乘組輪換，實現(xiàn)不間斷有人駐留。兩個乘組6名航天員將共同在軌駐留5到10天。
“今年完成空間站在軌建造以后，工程將轉入為期10年以上的應用與發(fā)展階段。初步計劃是每年發(fā)射兩艘載人飛船和兩艘貨運飛船。航天員要長期在軌駐留，開展空間科學實驗和技術試驗，并對空間站進行照料和維護。”中國載人航天工程辦公室主任郝淳說。
此外，為進一步提升工程的綜合能力和技術水平，我國還將研制新一代載人運載火箭和新一代載人飛船。其中，新一代載人運載火箭和新一代載人飛船的返回艙都可以實現(xiàn)重復使用；新一代載人飛船綜合能力也將得到大幅提升，可以搭載7名航天員。另外，還將開展更大規(guī)模的空間研究實驗和新技術試驗。
“載人航天工程是一項‘既高大上，又要接地氣’的偉大事業(yè)。”郝淳表示，未來，中國空間站還將開展空間生命科學、空間材料科學、航天醫(yī)學等一大批科學實驗和新技術驗證，有望在科學探索和應用研究上取得重大成果和突破。同時，這些技術會更多地進行轉化，服務于社會經(jīng)濟發(fā)展和國計民生。
記者：胡喆、李國利、宋晨、陳凱姿