天舟一號(hào)運(yùn)送超6噸貨物首飛太空

“太空快遞員”的三件“秘密武器”

“只運(yùn)貨，不送人”的“太空快遞員”天舟一號(hào)成了目前最受關(guān)注的“焦點(diǎn)人物”，面對(duì)曲折的送貨路線和復(fù)雜的任務(wù)，它絲毫不畏懼，因?yàn)楹教旌阈强萍加邢薰镜目萍既藛T為它精心準(zhǔn)備了三件“秘密武器”。

整流罩分離。

1

力學(xué)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)

確保飛船風(fēng)雨無阻、安全無損

浩瀚太空中，太空垃圾是載人航天器的“宿敵”。太空垃圾的飛行速度約為7.8千米/秒，如果撞擊到航天器表面，輕者會(huì)留下凹坑，重者會(huì)穿透航天器造成部分系統(tǒng)功能失效，甚至?xí)a(chǎn)生災(zāi)難性的后果——低軌道的航天器都有可能被太空垃圾撞出軌道。此外，太空垃圾也能威脅在艙外活動(dòng)的航天員。

為了避免與太空垃圾迎面相撞，設(shè)計(jì)師們?yōu)樘熘垡惶?hào)量身定制了第一件“秘密武器”：力學(xué)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)。

天舟一號(hào)的飛行器結(jié)構(gòu)撞擊智能感知與定位功能，能夠進(jìn)行全飛行時(shí)段的綜合力學(xué)環(huán)境監(jiān)測(cè)，不只包括傳統(tǒng)的振動(dòng)、沖擊、噪聲環(huán)境，還可以在第一時(shí)間感知到太空垃圾撞擊的位置和受損程度，甚至還能檢驗(yàn)飛船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、貨物裝載合理性，為在軌損傷修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供幫助。

為了運(yùn)輸過程更安全、更智能，設(shè)計(jì)師們自主攻克了系統(tǒng)功能拓展支撐、傳感器安裝及電纜穿艙等10余項(xiàng)技術(shù)難題，極大地降低了成本。所以，“客戶”最關(guān)心的“快遞費(fèi)”并沒有增長。

2

網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)高速溝通、線路無阻

漫漫太空，無心睡眠。這個(gè)時(shí)候如果能跟小伙伴們來個(gè)視頻通話真是最好不過了。

在此之前，來往于天地之間的“前輩”航天器，都是依靠傳統(tǒng)的總線方式，保持與地面和目標(biāo)飛行器之間的通信，雖然基本的通信功能都可以保證，但漫長的飛行過程中，不但不能和小伙伴們通過高清視頻聊天，就連傳回一封圖文并茂的飛行日志都會(huì)引起網(wǎng)路堵塞，著實(shí)讓“前輩”們苦惱不已。

作為第一次執(zhí)行太空快遞任務(wù)的“年輕人”，天舟一號(hào)才不甘心讓自己的旅途如此平淡無趣。在設(shè)計(jì)師們的幫助下，它首次利用了在地面通信中已經(jīng)十分成熟的網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)，在突破了分路匯聚技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)芯片的單粒子防護(hù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的航天工程化應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)難題后，成功構(gòu)建了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的、高速的、大容量的開放性網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

這就是天舟一號(hào)的第二件“秘密武器”，它不僅支持船內(nèi)高清視頻、大批量載荷數(shù)據(jù)的傳輸，還可以無縫接入天宮二號(hào)等空間站網(wǎng)絡(luò)，天舟一號(hào)因此也成了推動(dòng)航天器數(shù)據(jù)傳輸跨入千兆比特高速時(shí)代的“第一人”。

3

相對(duì)測(cè)量子系統(tǒng)讓“快遞”與“客戶”千里相會(huì)、簽收無誤

天舟一號(hào)的“入職培訓(xùn)”第一課，就是學(xué)習(xí)如何快速找準(zhǔn)“客戶”位置、在“客戶”要求的時(shí)間內(nèi)將貨物送達(dá)。

在收到第一個(gè)太空訂單的同時(shí)，天舟一號(hào)也收到了它的第三件“秘密武器”：相對(duì)測(cè)量子系統(tǒng)。與以往相比，首次利用北斗導(dǎo)航星座的相對(duì)測(cè)量子系統(tǒng)的擴(kuò)展性和通用性更高、定位更連續(xù)穩(wěn)定，不僅確保了與“客戶”天宮二號(hào)首次交會(huì)對(duì)接的自主可控，安全性大大提高，還因?yàn)樾略龅恼朊}沖輸出功能，為全船的相關(guān)設(shè)備提供了高精度的時(shí)間基準(zhǔn)，確保了步調(diào)統(tǒng)一、齊頭并進(jìn)，把貨物準(zhǔn)時(shí)送達(dá)！

這樣一來，就算第一次執(zhí)行任務(wù)也不會(huì)找錯(cuò)“客戶”、送錯(cuò)貨。天舟一號(hào)對(duì)它的任務(wù)“首秀”信心滿滿。

天舟一號(hào)運(yùn)送超6噸貨物首飛太空

記者從中國載人航天工程辦公室獲悉，我國首艘貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)裝載超過6噸的物資與設(shè)備飛向太空。

天舟一號(hào)的主要任務(wù)是為天宮二號(hào)“送貨”。在這些貨物中，除了維持天宮二號(hào)運(yùn)行的各種補(bǔ)給外，還有大量太空實(shí)驗(yàn)設(shè)備和載荷。由于運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力是固定的，如果要運(yùn)送更多的貨物，就必須在保證飛船良好性能的同時(shí)，盡量減少“自重”。

天舟一號(hào)的“腰部”是一個(gè)個(gè)連接框。“為了使各部分牢固連接，連接框一般都很厚實(shí)。”天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船主任設(shè)計(jì)師王為介紹，科研人員經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，通過數(shù)控加工仿真技術(shù)，將連接框設(shè)計(jì)成鏤空形式，將非受力部分的“贅肉”精準(zhǔn)去除，只保留結(jié)構(gòu)受力部分，相當(dāng)于為天舟一號(hào)進(jìn)行了“抽脂”，保證連接框在足夠結(jié)實(shí)的前提下重量減少50％左右。

天舟一號(hào)的外部是一種壁板結(jié)構(gòu)，雖然設(shè)計(jì)厚度僅為3毫米，但在科研人員看來仍有“減脂”的余地。由于壁板面積很大，即使只去除A4紙那樣薄薄的一層，整艙的重量也會(huì)下降不少。“在不影響飛船性能的前提下，我們通過嚴(yán)格控制加工溫度、切削速度等參數(shù)，將壁板變薄，使天舟一號(hào)的自重減輕了30公斤。”王為告訴記者，省下的這些重量，又可以多運(yùn)送好幾臺(tái)設(shè)備。

為了使艙內(nèi)空間利用更加合理，天舟一號(hào)的貨艙被自己的“骨骼”——貨架分割成了許多區(qū)域。在貨架的設(shè)計(jì)上，科研人員選用了輕質(zhì)高強(qiáng)度材料。“貨架面板”儀器板使用的是鋁合金蜂窩板，“貨架框架”立梁使用的是碳纖維材料。“經(jīng)過多次工藝攻關(guān)后，天舟一號(hào)的整體結(jié)構(gòu)變得又輕又強(qiáng)壯，確保能將貨物完好地送達(dá)天宮二號(hào)。”王為說。

鏈接

世界各國貨運(yùn)飛船

目前，國際上使用的貨運(yùn)飛船有多種，包括俄羅斯的“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船、歐洲的自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器、美國的“龍”飛船，以及日本的HTV貨運(yùn)飛船等。

俄羅斯“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船

俄羅斯“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船是人類第一艘貨運(yùn)飛船，首艘飛船于1978年1月20日在拜科努爾航天中心發(fā)射。“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船為無人駕駛飛船，由儀器艙和貨艙組成，貨艙容積6.6立方米，可運(yùn)送2.6噸各類貨物。燃料艙帶1噸燃料，可自行飛行4天。最新型“進(jìn)步MS”系列飛船具有防護(hù)太空垃圾和微隕石的能力。“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船不可回收，一般在完成補(bǔ)給任務(wù)后，航天員會(huì)將空間站上產(chǎn)生的各種生活垃圾和廢物填入飛船，飛船隨后離軌自行銷毀。

歐洲自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器

歐洲的貨運(yùn)飛船為自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器，全長10米，最大直徑為4.5米，重量約10噸，其運(yùn)貨能力可達(dá)7噸。2008年至2014年，自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器共發(fā)射5次，今后將不再發(fā)射。目前，歐洲航天局正研制可運(yùn)送貨物返回地球的貨運(yùn)飛船，預(yù)計(jì)在2017年或2018年首飛。

美國“龍”飛船

“龍”飛船由美國太空探索公司研發(fā)，飛船帶有熱防護(hù)罩，可在返回地球時(shí)耐受極高溫安全降落，實(shí)現(xiàn)回收并重復(fù)使用，這使得“龍”飛船成為第一種具備大量貨物下行能力的貨運(yùn)飛船。“龍”飛船長5.9米，最大直徑3.6米，自重4.2噸，其運(yùn)送載荷最大質(zhì)量6噸，返回載荷最大質(zhì)量3噸。迄今，“龍”飛船為國際空間站執(zhí)行11次貨運(yùn)任務(wù)，成功10次。

日本HTV貨運(yùn)飛船

日本的HTV貨運(yùn)飛船被命名為“鸛”，“鸛”在日本傳說中是幸福之鳥。HTV貨運(yùn)飛船最大直徑為4.4米，全長約10米，可運(yùn)送5.7噸的貨物與燃料，目前已發(fā)射6艘。HTV貨運(yùn)飛船不會(huì)自動(dòng)與空間站對(duì)接，而是飛到空間站附近，由空間站的機(jī)械臂將其“抓捕”并?？吭诳臻g站節(jié)點(diǎn)艙的靠泊口上。

                           （據(jù)新華社）