王百瑜“舟”行天地载梦远航(科技自立自强·逐梦深空)
图①:中国空间站示意图。
中国载人航天工程办公室供图
图②:长征七号运载火箭正在进行垂直总装。
史 啸摄
5月10日21时22分,伴随着巨大的轰鸣声,一道耀眼的光柱划破夜空,搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭点火发射,约10分钟后,天舟六号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道。
椰林间,滨海处,文昌航天发射场内外欢呼声此起彼伏,人们热烈庆祝我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的首次飞行任务告捷。
天舟六号货运飞船是我国空间站应用与发展阶段的首发航天器,是改进型货运飞船的首发船,也是天舟六号到天舟十一号组批生产的首发货运飞船,承担着空间站物资保障、在轨支持和空间科学试验的任务。
天舟六号为中国人的太空之家“补货”,新包裹里藏着哪些惊喜?又将给空间站带来什么支撑?
“带货”能力强
货物装载能力突破7吨,提供更充足的物资保障支持
天舟六号最大的特点是吨位更高,能装下更多货物。凭借货物装载能力首次突破7吨,天舟六号一跃成为世界上现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。 天舟六号里有什么?
飞船装载了神舟十六号和神舟十七号6名航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置等物资。
我国天舟货运飞船采用货物舱和推进舱两舱设计,货物舱用于运输各类物资,推进舱为飞行器提供动力、能源与通信功能,并装载空间站补加推进剂。
历次天舟货运飞船升空的装载情况,是由空间站不同阶段任务和科学需求决定的。本次任务,天舟六号也根据新阶段新需求做出了灵活调整。
一方面,到了空间站应用与发展阶段,空间站姿态变化调整相对变少,推进剂消耗也会减少。另一方面,随着天舟六号升级改进,推进舱腾出了一部分空间来放置原货物舱设备,货物舱就有了更大的容积装货,方便携带更多物资。
中国航天科技集团五院货运飞船系统主管设计师董圣然介绍,通过改进,天舟六号密封舱货物装载空间提升了24%,装载能力由5.5吨增加至6.7吨;天舟六号整船物资装载能力由6.9吨提高至7.4吨,上行载货比由0.51提高至0.53。
“带货”能力的大幅提升,使得货运飞船每发射一次,能为航天员提供更久更充足的物资保障支持。为提高货物运输能力,本次任务天舟六号货运飞船进行了优化改进,将货运飞船发射需求由1年2次优化为2年3次,有效降低了运输成本。
本次任务还有一个显著亮点,就是天舟六号及后续型号中,国产型号规格比例和数量比例均有大幅提升,实现了关键元器件100%国产化。研制队伍通过推进系统配置优化工作,在提高可靠性的同时降低了成本,满足了上行遥控要求及下行图像和载荷数据的需求。
空间“装修”新
优化设计货物舱和推进舱,大大拓展存储空间
天舟六号如何改进?主要对货物舱和推进舱做了优化设计。
科研人员将天舟六号货物舱的后锥段,由原来的非密封舱改为密封舱,新增的“货架”大大拓展了货物舱的存储空间。同时,原来位于货物舱后锥段的仪器设备,为了寻找新的“座位”,则全部下移至推进舱内。
腾挪空间,说起来容易,做起来难,处处考验着航天科研人员的技术功底和匠心巧思。
面对数十台新增的仪器设备,推进舱必须把这些“乘客”安排稳当。
“在推进舱构型尺寸不变的情况下,舱内的配套设备增加了近50%,新增的大多属于外形尺寸大、插件布局密、关联设备多、线缆直径大的设备,除了要满足设备安装后整体结构力学平衡需求,还要预留足够的操作空间,用于电缆插接以及电缆网敷设、固定绑扎,以及满足高标准的安全性、维修性要求。”中国航天科技集团八院飞船型号副总师曹俊生介绍。
研制团队为此对推进舱内外设备进行了重新设计布局,包括连接舱内的穿舱管路移至舱外、取消补加层配置、下移仪器圆盘……为了验证新设计布局带来的质量特性变化能否适应整船力学环境,还借助数字模型仿真试验,组织完成了推进舱单舱力学试验,这是继天舟一号货运飞船后再一次开展该类大型试验。