去天宮送快遞
——趣談“天舟一號”

去天宮送快遞
——趣談“天舟一號”

快遞員大家都見過，可你見過太空快遞員嗎？4月20日晚19時41分，中國第一艘貨運飛船“天舟一號”（人稱“太空快遞員”）如約“上崗”。這位神秘的“快遞小哥”長什么樣？能力如何？如何確保貨運安全？讓我們一起認識認識它吧。

多才多藝的大力士

“天舟一號”貨運飛船身高10.6米，體寬3.35米，比天宮一號目標飛行器、天宮二號空間實驗室還要大，質量約為13噸，是我國目前體積最大、質量最重的航天器，而且“肚大能容”——運輸6噸多的貨物不在話下，其上行載貨比、貨物運輸、推進劑補加等綜合能力可比肩甚至優于國際現役貨運飛船。同時，它還具備獨立飛行不小于3個月的能力。

“天舟一號”貨運飛船由貨物艙和推進艙兩部分組成，其中貨物艙主要用于為上行的貨物提供裝載空間等條件支持，推進艙則主要為貨運飛船提供電力能源、推進控制動力并裝載推進劑。

如果要用三個詞來形容“天舟一號”，那便是強壯、快捷、多才多藝。強壯是因為“天舟一號”個頭大，運貨能力強。快捷是因為“天舟一號”設計了快速交會對接、繞飛等飛行模式，縮短了天地運輸的時間，提高了靈活性。多才多藝是指“天舟一號”不僅能運送貨物，還能開展推進劑補加、空間科學試驗等工作。

有哪些獨門絕活

“天舟一號”貨運飛船的太空之旅行程豐富，既要運貨，又要與“天宮二號”相約，還要在太空加油，沒點絕活可不行。從立項到發射成功的6年時間里，“天舟一號”苦練內功，經歷了上千個小時的測試驗證，經受了上百次的大型試驗考核，首創六大獨門絕技。

1.將使我國成為世界第二個能在太空加油的國家

就像汽車需要加油，未來空間站長期在軌也需要“加油”，這項任務就由“天舟”系列貨運飛船完成。在“天舟一號”之前，掌握在軌推進劑補加技術的國家只有俄羅斯和美國，其中實現在軌加注應用的只有俄羅斯。

2.把跟蹤飛船測控系統“搬”到天上

“天舟一號”貨運飛船模擬圖

以往對航天器的跟蹤、測控以及在軌異常的及時監測處置，主要依賴陸基測控站和海基測量船，需要耗費大量的人力、物力，且研制過程會受地域限制。

“天舟一號”貨運飛船首次采用以天基測控體制為主的設計原則。簡單來說，就是將原本在地面或海上的測量系統“搬”到天上，避免了在地面或海上的地域限制，實現對航天器在軌飛行關鍵事件的全程跟蹤。

3.首次使用七大類國產新研核心元器件

為帶動元器件的自主研制，加速實現元器件的自主可控，提前驗證空間站中所用的關鍵元器件，作為飛行驗證平臺的“天舟一號”首次大刀闊斧地使用了七大類國產新研核心元器件，將未來空間站建設的關鍵命脈牢牢握在手中。

4.自主快速交會對接幾小時完成

在此之前，我國掌握的交會對接技術需要耗時兩天左右，“天舟一號”能開展自主快速交會對接試驗，將時間控制在幾個小時內。這有利于提高飛行器在軌飛行的可靠性，減少交會對接過程中產生的資源消耗，同時更大程度上地保障飛行器的安全。

5.搭載幾十臺載荷設備開展試驗

作為往返于天地之間的交通工具，對比“神舟”系列飛船的“載人”特點，“天舟”系列貨運飛船的主要功能是“運貨”。而作為運貨的“快遞小哥”，“天舟一號”在滿足貨物運輸需求的同時，還最大限度地發揮了平臺效能，隨船搭載了幾十臺載荷設備，在軌開展十余項載荷試驗，實現“一次飛行、多方受益”的目標。

6.首次實施主動離軌受控隕落

相較于一般衛星在使命完成后隨推進劑的消耗殆盡而緩慢降軌，最終在大氣層燒毀的結束方式，“天舟一號”首次采用主動離軌方式，并能受控落到預定區域。這樣既能避免自身成為太空垃圾、避開離軌過程中的不可控因素，又能為打造潔凈、安全的太空環境做出自己的貢獻。

如何確保物資安全

為確保貨物安全抵達，“太空快遞員”準備了不少秘密武器。

1.“防曬霜”

太空中的日照強度比地球上猛烈千百倍，在太陽的照射下，“天舟一號”的表面會迅速升溫。為幫助推進艙中的設備“防暑降溫”，科學家們在“天舟一號”的皮膚上涂了一層“防曬霜”——一種航天專用的白漆熱控涂層，具有優良的散熱性能。

2.高科技貨包

由于運送的貨物中有不少精密儀器和航天員用品，“天舟一號”使用一種高科技貨包來裝載貨物。這種高科技貨包采用系列化設計，可根據貨物尺寸調節大小、形狀。其外觀呈乳黃色，采用新型抗菌、防潮、防霉布料，里面則使用一種新研制的防火、防潮且抗震的泡沫或氣囊包裹貨物，可確保部分貨物在貨包中安全地存放一年。

3.力學環境測量系統

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，如果與航天器相撞，輕則留下凹坑，重則穿透航天器造成部分系統功能失效，甚至產生災難性的后果——低軌道的航天器有可能被太空垃圾撞出軌道。為避免這些狀況出現，設計師們為“天舟一號”量身定制了一件秘密武器：力學環境測量系統。

4.網絡交換技術

在此之前，來往于天地之間的航天器都是依靠傳統的總線方式保持與地面和目標飛行器之間的通信。雖然能保證基本的功能，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，就連傳回一篇圖文并茂的飛行日志都會引起網絡堵塞，著實讓人苦惱。

在設計師們的幫助下，“天舟一號”首次利用網絡交換技術，成功構建了一個標準化、高速、大容量的開放性網絡平臺。

5.相對測量子系統

“天舟一號”的入職培訓第一課就是學習如何快速找準客戶位置，在客戶要求的時間內將貨物送達。

相對測量子系統的擴展性和通用性更高、定位更連續穩定，不僅確保了“天舟一號”與“天宮二號”首次交會對接的自主可控，大大提高了安全性，還新增了整秒脈沖輸出功能，為飛船的相關設備提供了高精度的時間基準，確保大家統一步調、齊頭并進，把貨物準時送達。

貨運飛船哪家強

現在大家已經知道了“天舟一號”貨運飛船的基本性能，那么在世界貨運飛船家族中，都有其他哪些出類拔萃的貨運飛船？

首先出場的是來自俄羅斯的“進步”號，它最早投身“太空快遞”行業，送出的快遞數量首屈一指。

“進步”號貨運飛船

另一位來自歐洲的“太空快遞員”ATV是貨運飛船家族中力氣最大的一位，一次可將7.5噸重的貨物送到太空。和其他為國際空間站服務的“快遞員”一樣，它的主要任務是向空間站運送補給物資；在貨物卸載后，用作空間站的附加活動室；提升國際空間站的軌道；用作垃圾箱，把空間站產生的廢棄物帶回地球燒毀。

2014年7月，第五艘ATV貨運飛船ATV-5成功從法國圭亞那的Kourou宇宙中心發射。

在貨運飛船家族中，“天鵝座”飛船算是悶聲發大財的家伙。它的主人是美國軌道科學公司，該公司為美國軍方制造衛星、火箭和武器等，和一些軍方科研機構聯系非常緊密。

“天鵝座”飛船接近國際空間站概念圖

“天鵝座”飛船分為標準型和改進型，標準型飛船長5.1米，只能攜帶2噸貨物，而改進型飛船的長度增加至6.3米，可攜帶3.2噸貨物。2013年9月18日，“天鵝座”飛船首次向國際空間站運送快遞，至今進行了8次發射。

日本HTV貨運飛船比“天舟一號”更早投身太空快遞行業，首艘HTV貨運飛船在2009年9月10日發射成功，到2016年，日本共成功發射6艘HTV貨運飛船。

HTV貨運飛船是日本宇宙航空研究機構專門為國際空間站研制的。它的外形看起來也像個大圓筒，長10米，直徑4.4米。該貨運飛船最大的特點是可通過體積較大的設備將6噸的補給運送到國際空間站，然后將廢棄物運回地球并在大氣層內燒掉。（據千龍網）