2021年09月24日 星期五
化身“快递小哥” 天舟三号为神舟十三号提前“备货”
□ 科普时报记者 付毅飞

    随着神舟十二号载人飞船顺利返回,我国载人航天再次传出令人振奋的好消息——新的“太空出差三人组”已准备就绪,预计将于近期搭乘神舟十三号飞船上天。

    所谓“兵马未动,粮草先行”。9月20日,由中国航天科技集团五院抓总研制的天舟三号货运飞船在海南文昌发射场成功发射。天舟三号货运飞船携带的物资就是“粮草”,将为后续的“神舟十三号”飞行任务做好保障准备。

    太空“快递”成功签收

    北京时间2021年9月20日22时08分,天舟三号货运飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,采用自主快速交会对接模式,成功对接于空间站天和核心舱后向端口,整个过程历时约6.5小时。

    天舟三号装载了航天员生活物资、舱外航天服及出舱消耗品、空间站平台物资、部分载荷和推进剂等,与天和核心舱及天舟二号组合体完成交会对接后,转入三舱(船)组合体飞行状态。

    记者从中国航天科技集团五院了解到,天舟三号任务是天舟系列货运飞船的第二次应用性飞行。与天舟二号一样,天舟三号和空间站的对接也是“全相位全自主快速交会对接方案”,即飞船无论是远距离导引还是近距离交会,都是全自主智能完成,全程无人工干预。

    相较于天舟二号,天舟三号升级了多项技术、优化了配置。如将GNC(制导导航与控制)系统的控制器硬件进行了性能升级,计算能力大幅提升,控制器软件优化设计了多项功能,进一步提高了飞船在复杂工况下的全自主能力。天舟三号配置进一步优化,增删和升级了部分设备,在提高系统可靠性的同时也降低了成本。

    天舟三号与空间站核心舱的成功对接,全面验证了各项技术升级的正确性,是全相位全自主快速交会对接技术的又一次成功实践。随着空间站从建造阶段到长期运营阶段的过渡,在已经实现的设计、测试、发射等流程标准化基础上,货运飞船系列型谱将趋于标准化。后续天舟货运飞船GNC系统将采用相同的标准化系统配置,以适应后续货运飞船批量化研制。天舟货运飞船GNC系统也将更加成熟稳定,更适应空间站长期高频次货物运输需求。

    天舟三号入轨后,我国的空间站上已有两艘货运飞船,它们和天和号空间站核心舱,三者加起来的长度达到了37.8米,几乎相当于一座13层楼的高度。

    太空“礼包”内容丰富

    天舟三号任务是空间站关键技术验证及建造阶段的第二次货物运输应用性飞行。飞船为满载状态,运载了可支持3名航天员6个月在轨驻留的物资,以及空间站备份设备、空间科学载荷等,还携带了补加推进剂等上行物资。该飞船还具备并网供电能力,在停靠期间可以为空间站提供供电支持。

    “天舟三号携带的货物主要包括航天员生活物资、航天饮水、气体补给、卫生用品、应急储备物资、出舱消耗品、维修备件和实验载荷等。”五院天舟三号总指挥冯永介绍说。

    航天员在空间站内生存需要适宜的大气环境,所以天舟三号运送的一样重要的货物,就是气瓶。这种气瓶用特种复合材料制成,可以充至300倍大气压力,1瓶氧气就能供航天员使用很长时间。

    除了空气,太空生活也离不开宝贵的水资源。五院货运飞船系统总体主管设计师王冉介绍,天舟三号这次带了多组水箱,供航天员饮用和使用。

    此次货物中最贵重的,要属舱外航天服了。该装备重达90多公斤,价格达到千万元量级,堪称世界上最贵的“衣服”。货运飞船系统为此专门设计了舱外服支架,保证其在运输过程中不会损坏。

    除了上述特殊物品,天舟三号携带的大多数货物都是用标准化、型谱化货包装载的。这些货包不仅具有良好的力学承载性能,还有抗菌、防霉、阻碍燃烧、无有害气体挥发等多个优点。鲜为人知的是,这些货包材料的灵感竟源于螃蟹壳。王冉介绍,研制人员从螃蟹壳里提取了一种特有成分,经过特殊工艺,特殊制作,研发出性能优异的货包材料。

    由于航天员长期在空间站工作生活,需要消耗大量日常用品。中国航天科技集团四院42所研制生产的“太空厕所”上盖组件、二氧化碳吸附药盘等产品也提前入驻空间站。

    在航天员执行舱外任务时,吸附药盘能吸收航天员在航天服内代谢产生的二氧化碳,而且在使用过程中也不得释放出对人体有毒有害的物质,确保二氧化碳浓度在允许范围内,从而保障航天员生命安全和身体健康。空间站厕所易耗品——大便袋上盖组件等,可对航天员排泄物进行杀菌处理,让太空生活更加安心、安全、卫生、舒适。

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