來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
????? ??據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間2022年11月12日10時(shí)03分，搭載天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船的長(zhǎng)征七號(hào)遙六運(yùn)載火箭，在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射。12時(shí)10分，天舟五號(hào)采取自主快速交會(huì)對(duì)接模式，成功對(duì)接于空間站天和核心艙后向端口，中國(guó)航天員首次在空間站迎接貨運(yùn)飛船來(lái)訪。
????? ??此次任務(wù)中，首次實(shí)現(xiàn)了兩小時(shí)自主快速交會(huì)對(duì)接，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。這一技術(shù)突破對(duì)于提升我國(guó)空間交會(huì)對(duì)接水平，提升空間站任務(wù)應(yīng)急物資補(bǔ)給能力具有重要意義。????? ??“快”，是天舟系列貨運(yùn)飛船的顯著特點(diǎn)，也是核心難點(diǎn)。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院的飛船制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)為此開展了多年艱苦攻關(guān)。????? ??2017年9月12日，我國(guó)利用天舟一號(hào)成功開展與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接在軌試驗(yàn)，成為世界上第3個(gè)掌握近地快速交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。2021年以來(lái)，天舟二號(hào)、天舟三號(hào)、天舟四號(hào)在與天和核心艙交會(huì)對(duì)接時(shí)，均采用自主快速交會(huì)對(duì)接方案，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。????? ??與6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接相比，天舟五號(hào)主要從兩方面進(jìn)行了方案的調(diào)整。一是優(yōu)化了交會(huì)對(duì)接的控制制導(dǎo)策略，將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過(guò)程由多圈次壓縮為不到一圈，將多次變軌壓縮為了兩次綜合機(jī)動(dòng)，該部分用時(shí)由原來(lái)的約4個(gè)多小時(shí)減少到約1個(gè)小時(shí)。二是在近距離自主控制段，減少了多個(gè)用以確認(rèn)飛船狀態(tài)的停泊點(diǎn)，類似動(dòng)車組減少經(jīng)停車站數(shù)量一樣，加快了接近速度，該階段時(shí)長(zhǎng)由2個(gè)多小時(shí)縮短為約40分鐘。
圖片來(lái)源：中國(guó)航天科技集團(tuán)五院
????? ??502所交會(huì)對(duì)接首席專家解永春表示：“2小時(shí)交會(huì)對(duì)接并不是我們?yōu)樘熘畚逄?hào)增加的新功能，之前的天舟也有該功能，只是因?yàn)樵撃Ｊ綄?duì)飛船飛行狀態(tài)要求較高，所以之前未曾進(jìn)行在軌實(shí)施。”????? ??也就是說(shuō)，2小時(shí)交會(huì)對(duì)接只是飛船交會(huì)對(duì)接GNC系統(tǒng)的一個(gè)選項(xiàng)，飛船的GNC系統(tǒng)可以根據(jù)火箭入軌的情況，自主選擇不同時(shí)長(zhǎng)的交會(huì)對(duì)接模式，其中2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接是目前最快速的模式，此外還可以選擇3小時(shí)、5小時(shí)和6.5小時(shí)方案等。????? ??2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)的突破，對(duì)于中國(guó)空間站的長(zhǎng)期在軌運(yùn)營(yíng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。這不僅意味著運(yùn)輸時(shí)間大大縮短，使運(yùn)輸特殊鮮活試驗(yàn)品成為可能，而且能夠極大增強(qiáng)太空緊急救援能力。????? ??天舟五號(hào)任務(wù)是天舟貨運(yùn)飛船與長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭組成的空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)的第4次應(yīng)用性飛行。
資料圖：天舟五號(hào)研制。圖片來(lái)源：中國(guó)航天科技集團(tuán)五院????? ??作為空間站的地面后勤補(bǔ)給航天器，天舟貨運(yùn)飛船采用型譜化方案，設(shè)計(jì)了滿足不同貨物運(yùn)輸需求的全密封、半密封、全開放3個(gè)貨物艙模塊，與通用推進(jìn)艙模塊組合形成全密封貨運(yùn)飛船、半密封貨運(yùn)飛船和全開放貨運(yùn)飛船3種型譜。其中，天舟五號(hào)為全密封貨運(yùn)飛船，是世界現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運(yùn)飛船。????? ??天舟五號(hào)上裝載了航天員系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)、空間應(yīng)用領(lǐng)域的貨物共計(jì)約5噸，攜帶補(bǔ)加推進(jìn)劑約1.4噸，將為神舟十五號(hào)乘組3人6個(gè)月在軌駐留、空間站組裝建造和空間應(yīng)用領(lǐng)域提供物資保障。同時(shí)，天舟五號(hào)還充分利用貨運(yùn)飛船上行運(yùn)力資源，搭載多項(xiàng)試驗(yàn)載荷，支持開展空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)，具備承擔(dān)空間站姿態(tài)軌道控制、并網(wǎng)供電以及空間站遙測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸支持等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的綜合效益。????? ??2022年11月3日，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙順利完成轉(zhuǎn)位，中國(guó)空間站“T”字構(gòu)型組裝完成。此次天舟五號(hào)的對(duì)接目標(biāo)，是達(dá)到80噸量級(jí)的空間站組合體。任務(wù)的成功，充分證明了貨運(yùn)飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)對(duì)大噸位目標(biāo)的適應(yīng)性。????? ??此次任務(wù)是在中國(guó)空間站有人駐留的情況下進(jìn)行的首次貨運(yùn)飛船交會(huì)對(duì)接。為了進(jìn)一步提高近距離交會(huì)對(duì)接過(guò)程的可靠性，天舟五號(hào)還具備故障情況下手控遙操作交會(huì)對(duì)接的能力。當(dāng)交會(huì)對(duì)接完成，航天員可以很快進(jìn)入飛船，“簽收”來(lái)自地面的“包裹”。????? ??天舟五號(hào)上，搭載了五院529廠自主研發(fā)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷，計(jì)劃開展我國(guó)首次燃料電池空間在軌試驗(yàn)。科研人員希望通過(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證燃料電池在微重力等空間環(huán)境下的運(yùn)行特性規(guī)律，掌握微重力等條件對(duì)燃料電池運(yùn)行條件下的參數(shù)特性影響規(guī)律，為后續(xù)宇航燃料電池應(yīng)用設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支撐，推動(dòng)宇航燃料電池工程應(yīng)用發(fā)展，為我國(guó)載人探月任務(wù)推進(jìn)提供有力支持。????? ??此外，天舟五號(hào)還搭載了五院航天東方紅衛(wèi)星有限公司抓總研制的“澳門學(xué)生科普衛(wèi)星一號(hào)”。不久后，這顆衛(wèi)星將從天舟五號(hào)上放飛，再次為我們帶來(lái)“太空科普大片”。????? ??有了貨運(yùn)飛船，人類太空長(zhǎng)期駐留才成為可能。根據(jù)中國(guó)載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，為了滿足空間站任務(wù)需要，我國(guó)于2011年啟動(dòng)天舟貨運(yùn)飛船研制工作，歷經(jīng)數(shù)年艱苦攻關(guān)終獲成功。
資料圖：天舟五號(hào)研制。圖片來(lái)源：中國(guó)航天科技集團(tuán)五院????? ??于2017年4月成功發(fā)射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船，全長(zhǎng)10.6米，最大直徑3.35米，最大裝載狀態(tài)下重量達(dá)13.5噸，一次能送6噸多貨物上天，其體積、重量均創(chuàng)下當(dāng)時(shí)我國(guó)航天器之最。????? ??從天舟二號(hào)起，貨運(yùn)飛船要面向空間站建造與在軌運(yùn)營(yíng)任務(wù)需要，為這座“太空家園”運(yùn)輸和存貯貨物，運(yùn)輸和補(bǔ)加推進(jìn)劑，并將廢棄物收集、存放，帶回大氣層銷毀。????? ??2021年5月29日、2021年9月20日、2022年5月10日，天舟二號(hào)、天舟三號(hào)、天舟四號(hào)先后成功發(fā)射，與天和核心艙順利對(duì)接后，在軌進(jìn)行了一系列拓展應(yīng)用試驗(yàn)。2022年3月31日、2022年7月27日，天舟二號(hào)、天舟三號(hào)在完成在軌使命、交出圓滿答卷后，先后受控離軌再入大氣層。2022年11月9日，天舟四號(hào)順利撤離空間站組合體，轉(zhuǎn)入獨(dú)立飛行階段，后續(xù)將擇機(jī)受控再入大氣層。????? ??為了滿足密集發(fā)射的需要，天舟貨運(yùn)飛船實(shí)行組批生產(chǎn)的方式，同一批次的外形、功能相似或相近。據(jù)天舟貨運(yùn)飛船總設(shè)計(jì)師白明生介紹，天舟三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)一批生產(chǎn)出來(lái)；天舟六號(hào)到十一號(hào)是另外一批。從天舟六號(hào)開始，會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，如對(duì)貨物艙進(jìn)行比較大的改進(jìn)，大幅度增強(qiáng)密封艙的貨物運(yùn)輸能力等，這樣給航天員提供的物資可以支撐更長(zhǎng)的時(shí)間。
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