主線任務：把航天員和空間站所需物資送上天

此次拜訪“天宮”空間站，天舟二號貨運飛船帶了哪些貨物？在軌期間要完成哪些任務呢？中國空間技術研究院天舟二號貨運飛船系統研制團隊做了詳細解答。

物資6.8噸，糧草先行

兵馬未動，糧草先行。“天舟二號”的載貨比為0.51，處于國際領先水平。飛船此行的主線任務是把航天員和空間站所需的物資送上天，物資包括推進劑和貨包兩大類。

天舟二號貨運飛船為“貨艙+推進艙”兩艙構型，推進艙不僅要滿足自身動力需求，還要為空間站天和核心艙在軌運行補加燃料；貨艙則要滿足航天員生活、工作的需求，本次飛行攜帶了160多個貨包、200多件貨物。

“有兩件寶貝疙瘩很特殊。”徐小平介紹，本次運輸的貨物中有兩套航天員艙外服，每件重100多公斤。它們是航天員執行艙外任務的必備物資。

其他貨品都安安穩穩裝進包裹，整齊碼在貨格里，運送這兩件“異形”艙外服則需要額外安裝支撐點，保護服裝胸腔部的薄壁結構。徐小平說：“貨艙總共40個格子，這倆寶貝就占了8個。”

“5組20個氣瓶，是空間站的耗材。”天舟二號貨運飛船系統主管設計師王冉介紹，這些氣瓶看起來和普通的氧氣瓶很像，但材料安全性更好，里面裝著氧氣、空氣、氮氣等各類氣體。身處真空環境中，人體平時無意識中呼吸的氣體變成珍貴資源。必要時，這些氣體將為空間站補足氣壓。

“在天上，水資源也很珍貴。”王冉補充，進入空間站的水要裝進軟體水囊中，本次上行的十幾個水囊不僅滿足日常用水需求，還可以電解制氧。

6.8噸重的物資送上天，總體遵循“重心靠下，質心在中間”的原則，160多個貨包按照航天器質量特性“排座次”。

“像在超市一樣，每個貨有固定的位置。”天舟二號貨運飛船系統機械總體負責人賈東永介紹，貨艙縱向分為4個象限，橫向劃分為ABCD4層，每個貨包按坐標編號查找，同時貨包上有二維碼，掃描后可查看包里的具體貨物。

食物、水、衣物、清潔濕巾……除了保障航天員的衣食住行，天舟二號還攜帶了一部分科學試驗載荷、空間站建設需要使用的備份艙門。王冉補充：“火箭和貨運飛船的運輸能力越強，就越能為空間站作出更大的貢獻。”

貨運飛船除了運輸生活物資外，還要給空間站“加油”，也就是補加推進劑。貨船系統有多個“油箱”，推進劑可在密封艙外通過管路運輸，與密封艙隔離，保證航天員在艙內的安全。

貨包定位取用，專業天地運輸

“貨包使用的布料添加了螃蟹殼，能有效抗菌。”王冉介紹，日常生活中，地面臟了掃地、衣服臟了洗凈晾干，在空間站微重力、密閉環境中，同樣的一塊布料蹭臟了很難清理，這樣的環境對貨包布料要求更加苛刻。

研制團隊針對貨物裝載需求進行調研，發現市面上常用的布料無法滿足要求，于是自行研發了特種殼聚糖纖維布。

顧名思義，“特種”布料是為了太空旅行專門研制的，要經受抗菌、防霉、阻燃、低揮發等各項指標考驗，有很好的承載能力，力學性能優良；殼聚糖纖維布是從螃蟹、蝦的甲殼中提取出抗菌成分，再利用特殊纖維紡織工藝生產出的布料。

為了充分利用裝載空間，貨船艙內結構進行了特殊設計，利用蜂窩板形成一個個貨格，每個貨格都可以裝載多個規格的貨包。

“貨運飛船對口單位太多了，空間站核心艙、航天員系統、科研機構、高校，大家的需求是多樣的。”王冉介紹，為了讓整船裝載效率更高，團隊設計了26種規格的貨包。

按照型譜化設計思路，貨包分大、中、小不同尺寸規格，根據不同需求，長寬、形狀各異。為了適應貨運飛船的圓形艙體結構，研制團隊還設計出梯形、楔形等形狀；為對異形產品、敏感光學器件進行特殊保護，團隊借鑒飛機座椅的安全鎖扣，使每個貨包都能被穩穩當當固定住、單手簡簡單單取下來。

“不僅要大小布局合理、重量均衡，最重要的是方便航天員取用。”徐小平總結。

“就像大家出差，航天員入艙后第一天是最難的，吃的、用的都要現找。”徐小平說，這對航天員是挑戰，對貨運飛船也是挑戰。賈東永補充道：“不能讓航天員吃一袋宮保雞丁都要翻半天。”

在軌運行一年，“天舟二號”作為儲藏室，既要保障航天員日常生活、工作物資隨取隨用，還要收納廢棄物、人體排泄物，最終離軌墜入大氣層燒毀。

“我們有密封的‘小轎車’，也有開放的‘皮卡車’。”徐小平介紹，天舟貨運飛船的貨物艙有全密封、半密封半開放、全開放多種類型，可以滿足不同尺寸、各種類型的貨物運輸需求。

以人為本，天舟初心

“我們要做好后勤保障服務。”徐小平說，從航天員使用角度出發，貨運飛船要通過醫學、工效學評價，艙內壓力、噪音、照明燈照度、操作空間等都被納入評價范圍，全方位保障航天員在空間站的健康生活。

“真正以航天員為本，考慮他們的需求。”賈東永介紹，工效學是評價體系中的重要一環，主要研究生產系統中人、機器和環境之間的關系。

簡單來說，空間站中的儀器、設備、布局環境都會影響航天員在軌工作效率。研制團隊希望天舟貨運飛船能在有限空間內讓航天員方便地生活、工作。

“第一，不能對航天員有損傷，第二，要易于操作。”賈東永舉例，在地球上丟垃圾，只需要扔進垃圾桶再打包，一個人就能完成；在天上扔垃圾則復雜多了，因為微重力環境下，人、垃圾、垃圾袋一起浮在空中。首先航天員要固定自己，再騰出手來收拾垃圾，經過壓縮抽空等特殊處理后，把垃圾固定到貨艙指定位置。這一系列操作可能需要兩個人配合。

空間站將在軌運營10年以上。賈東永補充：“關注航天員的居住環境，后續還有許多改進的空間。”

秉持航天人“少花錢、多辦事”的傳統，天舟二號貨運飛船在保證主線任務圓滿完成的同時，在軌期間還將擇機完成交會對接、雙向并網、機械臂在軌試驗等支線任務。

“天舟二號”物資運輸的使命完成后，還將驗證空間站機械臂在軌操控技術，為實驗艙轉位做鋪墊。天舟二號貨運飛船系統結構與機構分系統主任設計師周志勇介紹，航天器對接機構、轉位機構、機械臂是3套獨立的裝置，對接機構可以分別與另外兩套機構配合，完成空間站艙段轉移動作。

爭當技術“急先鋒”，天舟系列貨運飛船與空間站幾乎同時立項。貨運飛船加緊步伐，于2017年完成“天舟一號”發射任務，驗證關鍵技術、固定流程。徐小平說：“貨船的后勤保障能力穩定，空間站才能在軌道上待得安穩。”