中國航天又傳來好消息。5月10日21時(shí)22分,長征七號(hào)遙七火箭搭載天舟六號(hào)飛船順利升空,在11日一早與中國空間站交會(huì)對接成功,中國航天員的新一輪補(bǔ)充物資已經(jīng)到達(dá)。這是今年中國載人航天的第一次發(fā)射任務(wù),從天舟二號(hào)飛船開始,已經(jīng)有五艘天舟飛船完美地完成了為中國空間站送貨的任務(wù)。要成功把貨物送到太空,究竟有哪些特殊之處呢?
5月10日晚9時(shí)22分,天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船搭乘長征七號(hào)遙七火箭,從海南文昌出發(fā),飛往中國空間站。
飛行7個(gè)多小時(shí)后,天舟六號(hào)成功對接在空間站核心艙的后向?qū)涌?,還在空間站出差的神舟十五號(hào)乘組迎來了最新的“太空快遞”。
兵馬未動(dòng),糧草先行。進(jìn)入空間站階段后,每一次新的航天員乘組出發(fā),天舟飛船都會(huì)提前上貨。
天舟六號(hào)是中國空間站全面建成后對接的第一艘貨運(yùn)飛船,總共送去了258個(gè)貨包。這些貨包里都有些什么呢?
航天科技集團(tuán)五院貨運(yùn)飛船系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師楊勝:“第一類是航天員的生活物資,包括吃的、喝的、衛(wèi)生用品;第二類是空間站平臺(tái)的備品備件;第三類是空間科學(xué)和應(yīng)用的一些實(shí)驗(yàn)載荷、實(shí)驗(yàn)設(shè)備;第四類是飛船推進(jìn)劑?!?/p>
長途運(yùn)貨,保證貨物安全和完整最重要。在天舟六號(hào)貨艙里,各類貨包不僅要分門別類擺放,做好防震防撞措施,而且根據(jù)不同的貨物特點(diǎn),裝船時(shí)間也大不相同。
航天科技集團(tuán)五院天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船副總指揮李志輝:“第一個(gè)階段大概是進(jìn)場,裝完90%以上的貨物;第二個(gè)階段發(fā)射前三周,裝完剩下10%左右的貨物,包括新鮮果蔬都已經(jīng)裝了;最后一步就是裝跟時(shí)間和溫度非常相關(guān)的,一個(gè)是監(jiān)測航天員身體健康的試劑,第二個(gè)就是細(xì)胞裝置?!?/p>
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員倉懷興:“因?yàn)榧?xì)胞是非常嬌嫩的,它的存活需要相應(yīng)的溫度和酸堿性環(huán)境。即使我們給它相應(yīng)的溫度和營養(yǎng)液,它們的活性也會(huì)有所下降,所以我們希望能夠在盡量短的時(shí)間內(nèi)把它送到空間站中去?!?/p>
為了讓細(xì)胞在到達(dá)空間站時(shí)盡可能保持活性,還要?jiǎng)偤冒l(fā)育到設(shè)計(jì)的階段,飛船發(fā)射前一天,科學(xué)家才開始制備這些細(xì)胞;發(fā)射當(dāng)天,發(fā)射前6個(gè)小時(shí),載荷專家才將細(xì)胞從實(shí)驗(yàn)室送往發(fā)射塔架,發(fā)射前5小時(shí)左右安裝完畢。此時(shí),發(fā)射已經(jīng)進(jìn)入最后的準(zhǔn)備流程,艙門早已關(guān)上,最后上船的貨物只能由飛船總裝人員在幾十米的高空從貨船的側(cè)門裝進(jìn)去。
如此悉心呵護(hù)的貨物,在飛船到達(dá)空間站后,也將是航天員們首先處理的對象。航天員打開天舟六號(hào)艙門,完成必要的測試和流程后,第一時(shí)間就會(huì)把它們轉(zhuǎn)移到問天艙的生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜里,開始科學(xué)研究。那么,這些閃送的細(xì)胞究竟是做什么研究的呢?
空間應(yīng)用系統(tǒng)副總指揮、中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心副主任王強(qiáng):“我們這次干細(xì)胞研究項(xiàng)目,是圍繞著人類成為多星球的物種,這樣一個(gè)遠(yuǎn)景目標(biāo)規(guī)劃的項(xiàng)目。這次兩個(gè)項(xiàng)目主要是圍繞著胚胎干細(xì)胞分化為生殖細(xì)胞和造血細(xì)胞,這樣給未來人類太空探索提供技術(shù)服務(wù)?!?/p>
2022年底,中國空間站正式進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展階段,類似的太空閃送需求將不斷增加。要把貨物安全完整地送到距離地面400公里左右的太空,天舟貨運(yùn)飛船就是為中國空間站任務(wù)量身定制的專用貨船。
最大載重從6.9噸提高到7.4噸,密封艙空間從18.1立方米擴(kuò)大到22.5立方米,天舟六號(hào)作為空間站進(jìn)入運(yùn)營階段后入軌的第一艘貨運(yùn)飛船,在此前天舟飛船的基礎(chǔ)上不斷提升運(yùn)貨能力。
楊勝:“從天舟六號(hào)開始做了一個(gè)改進(jìn),減少了推進(jìn)劑貯箱的配置,把貨艙原來一個(gè)非密封后錐段改成密封段,把密封艙的空間擴(kuò)大了20%以上?!?/p>
油箱變小,行李艙變大,這樣的改變是根據(jù)這兩年空間站的實(shí)際運(yùn)營情況不斷調(diào)整的結(jié)果。在之前的任務(wù)中,空間站還要進(jìn)行許多關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證,航天工程師也需要摸索空間站的能耗情況,每次上天,油箱都要多帶些油。運(yùn)行兩年后,空間站對地面補(bǔ)給的需求發(fā)生了不小的變化。
楊勝:“最開始規(guī)劃上行的時(shí)候要適當(dāng)多一些余量,比如推進(jìn)劑天舟二號(hào)相對多一些,前期水是占比比較大的一種貨物,隨著整個(gè)空間站建成之后,航天員和空間站平臺(tái)的配件會(huì)相對固定一些,后續(xù)動(dòng)態(tài)變化比較多的是實(shí)驗(yàn)載荷,這塊占比逐漸增加?!?/p>
不過,行李艙變大了并不意味著一定要裝滿貨,此次到達(dá)空間站的貨物總共5.8噸,貨物之外的空間能讓航天員進(jìn)出更加自如。
而在未來,飛船設(shè)計(jì)師們已經(jīng)開始考慮進(jìn)一步為定制化需求提供保障,尤其為航天員再提供更好的生活保障。
航天科技集團(tuán)五院貨運(yùn)飛船系統(tǒng)總體主管設(shè)計(jì)師王冉:“后續(xù)計(jì)劃上行一個(gè)大的冰箱,保障航天員不僅是水果,還有一些冷凍食品,比如將來希望在天上可以吃煎牛排,牛肉就需要在地面冷凍上行,我們的能力后面會(huì)逐步提升,保障航天員更好生活。”
此外,從天舟六號(hào)開始,貨運(yùn)飛船的發(fā)射頻率將有所降低,從之前每半年一次,減少到大約兩年三次。
雖然送貨的次數(shù)會(huì)減少,但安全要求不能降低。往太空送貨,每一次發(fā)射都是風(fēng)險(xiǎn)最高的環(huán)節(jié)。
長征七號(hào)是為天舟飛船送貨上天量身定制的火箭。與發(fā)射空間站艙段的長五B不同,長征七號(hào)是個(gè)“瘦高個(gè)”,雖然載重量沒有“胖五”那么大,但是入軌精度是我國現(xiàn)役火箭中最高的。
從首發(fā)開始,長征七號(hào)就一直從海南島升空。對于航天發(fā)射來說,越接近赤道,就越能借助地球自轉(zhuǎn)帶來的力量發(fā)射更重的航天器。中國空間站開始建造后,除了神舟載人飛船,其他航天器都是從文昌出發(fā)去往空間站。
西昌衛(wèi)星發(fā)射中心計(jì)劃部副部長李智斌:“發(fā)射同樣的火箭,在文昌發(fā)射場可以提升運(yùn)載火箭7%到15%的運(yùn)力;第二個(gè)優(yōu)勢就是濱海發(fā)射落區(qū)安全性好;第三個(gè)優(yōu)勢是可以通過海運(yùn)更加高效、便捷、安全地將這些部段運(yùn)到文昌發(fā)射場進(jìn)行組裝?!?/p>
然而,要從文昌送貨上天,火箭和飛船也會(huì)面臨以往在內(nèi)陸發(fā)射場完全不同的挑戰(zhàn)。
5月7日上午,長征七號(hào)遙七火箭包裹著天舟六號(hào)飛船從總裝廠房垂直轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射塔架后,下午,文昌就下起了雨。5月的海南,已經(jīng)進(jìn)入雨季,“高溫、高濕、高鹽霧”“強(qiáng)暴雨、強(qiáng)雷暴、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)”,海南島獨(dú)有的這“三高三強(qiáng)”氣象特征不論對火箭、飛船還是發(fā)射場的各類設(shè)施都很不友好。
為了減少火箭和飛船在室外的停留時(shí)間,各個(gè)系統(tǒng)協(xié)同努力,把發(fā)射前的測試發(fā)射流程從天舟一號(hào)的38天縮減到了天舟六號(hào)的25天,同時(shí),也為可能的壞天氣做好充分的準(zhǔn)備。
盡管如此,為了保證任務(wù)成功,大家依然希望能在較好的氣象條件下發(fā)射。5月10日發(fā)射當(dāng)天,每隔幾個(gè)小時(shí),發(fā)射場氣象站就會(huì)放飛一個(gè)探空氣球,精確預(yù)報(bào)發(fā)射窗口時(shí)間的地面和空中的天氣情況。
成功的發(fā)射將飛船完美送入軌道,而后續(xù)的測控為最后的交會(huì)對接提供最可靠的保障。在海南島上還有多個(gè)航天測控站,天舟六號(hào)一升空,從它們開始的測控接力,不斷確認(rèn)飛船的位置和狀況,確保天舟飛船按計(jì)劃飛行,直到順利交會(huì)對接。
向太空送貨,一克千金,這不僅僅是說發(fā)射的經(jīng)濟(jì)成本,更是背后無數(shù)航天人的努力和心血。兵馬未動(dòng),糧草先行。為空間站送貨只是起點(diǎn),隨著中國人走向太空的腳步不斷向前,接下來,我們對月球、火星的探索會(huì)需要更多的貨物提前送達(dá),到時(shí)候,中國的貨運(yùn)飛船將會(huì)更加忙碌。
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