如何“打包”去太空

龐丹 羅維瑋 毛凌野 時小丹

2021年，中國空間站建造大幕全面拉開，兩批航天員先后進入空間站工作和生活，中國進入空間站時代。渺茫太虛萬里遠，此心安處是吾鄉。中國航天員在首個“太空別墅”里的生活成為大家最為關注的焦點。你是不是也好奇，那些生活物資是如何被“打包”運往太空的呢？

區分天宮、天和、天舟和神舟

天舟貨運飛船太空飛行模擬圖（供圖/ 中國航天科技集團五院）

天舟貨運飛船研制現場圖（供圖/中國航天科技集團五院）

天舟貨運飛船，是中國空間站工程的重要組成部分，是向中國空間站運輸物資、補給燃料并下行廢棄物的使者，其主要任務是運載貨物，為空間站補充物資，同時預留空間站上的廢棄物于返程時銷毀。此外，它還可以配合空間站進行組合和姿態控制，協助開展貨運飛船能力的技術性實驗。中國航天科技集團五院的技術人員全面加強了平臺方案和貨運方案的系統優化設計和可靠性設計，讓天舟貨運飛船實現了高效多能、高度自主、高可靠性和高安全性的設計目標，總體性能達到國際先進水平。

2021年5月29日20時55分，由中國航天科技集團五院抓總研制的天舟二號貨運飛船成功發射，天和核心艙迎來首位“訪客”。9月20日，由中國航天科技集團五院抓總研制的天舟三號貨運飛船在中國文昌航天發射場成功發射，與天和核心艙和天舟二號組合體實現自主快速交會對接，太空再舞“華爾茲”。

天舟貨運飛船由貨物艙和推進艙組成，采用型譜化、模塊化設計思想開展平臺構型和布局設計。

以天舟二號貨運飛船為例，作為中國空間站工程建造階段的首艘飛船，其發射重量13.5噸，運貨能力6.9噸，在軌壽命不少于1年，供電能力不小于2700瓦。

為了打造出貨物上行效率高、綜合任務能力強的貨運飛船，中國航天科技集團五院研制團隊提出了貨物裝載/結構/熱控一體化設計、高效率能量傳輸及立體信息網絡互聯技術方案，解決了多功能要求下平臺輕量化設計難題，全面實現了推進劑在軌加注、貨物運輸、全自主快速交會對接、載荷支持和在軌試驗等功能。

作為貨運飛船，運載能力自然是第一評估要素。天舟二號貨運飛船雖然攜帶大量貨物，但所有貨物擺放十分規律，其貨架看似與普通貨架無異，所有的細節和構型都經過科學分析，中間留出通道，航天員可在貨架中順暢通行，拿取貨物。

空間站應用了地面的物流技術，借鑒國內物流先進的管理技術，航天員通過掃描二維碼，便能獲得貨物的位置信息和產品信息。同時，該系統還能動態掌控產品的庫存數量，讓空間站貨物一分一厘的變化都被記錄下來，從而確保航天員的工作生活更輕松便捷。

作為天舟二號貨運飛船的“親兄弟”，天舟三號的任務是空間站關鍵技術驗證及建造階段的第二次貨物運輸應用性飛行。貨運飛船為滿載狀態，運載了可支持3名航天員6個月的在軌駐留物資、空間站備份設備、空間科學載荷等貨物。此外，還攜帶了補加推進劑等上行物資，在停靠期間具備并網供電能力，可以為空間站提供供電支持。天舟三號本次帶貨的特點就是“貴”！

太空是一個接近真空的環境，航天員在空間站內生存需要適宜的大氣環境，所以有一樣特殊的貨物，就是氣瓶。它由特種復合材料制成，可以充至300倍大氣壓力，這樣充1瓶氧氣就能供航天員使用很長時間。

航天員長期在空間站駐留生活離不開寶貴的水資源。天舟三號這次帶了多組水箱，用于航天員飲水和使用。這些水箱均采用由輕質、柔軟材料制成的“水囊”包裝，不僅可以保證飲水安全，還可以在飲水用盡后更好地進行收納。

天舟三號帶的貨物里最“金貴”的就是艙外航天服了，這套裝備重達90多千克，主要功能是為航天員提供太空中生存所需的供氧、調溫、輻射防護等。貨運飛船系統為了上行運輸這套裝備，專門設計了艙外服支架，保證其運輸過程中不會被損壞“一針一線”。

?天舟三號貨運飛船結構圖

除了這些特殊貨物，天舟三號貨運飛船攜帶的其他貨物都是用標準化、型譜化的貨包裝載的。這些貨包不僅具有良好的力學承載性能，還有抗菌、防霉、阻礙燃燒、無有害氣體揮發等多個優點。

研發適合貨運飛船貨包材料的靈感源于螃蟹的殼。經過大量探索和試驗，科研人員從螃蟹殼里提取了一種特有成分，經過特殊工藝、特殊制作，研發出性能優異的天舟貨包材料。

在科研人員的不斷努力下，天舟貨運飛船的裝載密度逐漸增大，貨物在發射場安裝的效率變得更高，整船裝載能力更強。而且經過優化設計等“精裝修”，貨運飛船的貨格“外墻面”也更加舒適、美觀，能給航天員提供更加舒適的環境。

?天舟貨運飛船研制現場圖（供圖/中國航天科技集團五院）

搭乘神舟載人飛船來到天和核心艙的航天員們，要在“太空之家”生活幾個月，因此要為他們備足各種物資，方便他們在太空里的“衣食住行”和工作。以天舟二號送去的“快遞”中的生活物資為例，其中比較特別的有以下幾樣：

1.空間站上的“中式美食”。食物不僅有主副之分，講究葷素搭配，更有獨特的風味，甚至人人皆知的魚香肉絲、宮保雞丁……都出現在航天員的“太空餐桌”上。

2.推進劑。在對接期間，它可以為天和核心艙進行燃料加注與姿態控制。值得一提的是，天和核心艙推進系統實現了完全自主補加，不再需要地面指令干預或是航天員的輔助。

3.實驗設備、實驗資料等。均由航天員在軌取出并安裝。