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【航天】天宮二號與地面兩手準備好了嗎?天舟二號與地面對接有進展

2021年5月29日20時55分29秒373毫秒長征七號遙三運載火箭在海南文昌發射場201工位零視窗點火起飛,經過約604秒飛行後船箭分離,天舟二號貨運飛船準確進入預定軌道,並於5月30日05時01分完成與天宮空間站天和核心艙後向埠對接,進入組合體執行階段。

長征七號遙三運載火箭

此時距離上一艘天舟一號貨運飛船飛天已經過去了整整四年時間,天舟二號與之對比有哪些提升呢?

從天舟二號看天和核心艙後向對介面

天舟一號與天舟二號兩艘貨運飛船皆為“推進艙+全密封貨艙”的兩艙結構設計,軸向總長約10。6米,太陽翼展開寬度14。9米,推進艙直徑2。8米,貨艙直徑3。35米。

天舟一號貨運飛船

兩艘飛船的最大發射質量同樣一致,皆為13。5噸,這取決於運載火箭的運力上限,承運天舟二號的長征七號遙三與承運天舟一號的長征七號遙二運力一致,都是13。5噸。

同時,還要知道衡量貨運飛船的兩項核心指標是

“貨重比”與“運力”

貨重比是指貨運能力與飛船最大發射質量的比值,比值越大運載效率越高。早在天舟一號任務時期,該型飛船就以0。48貨重比高居世界現役貨運飛船榜首,同時6。5噸上行貨運能力也高居世界現役貨運飛船榜首,可謂是雙料冠軍。

天舟二號貨運飛船

時隔四年再出發的天舟二號並不滿足於此,其

上行貨運能力進一步提升至6.9噸

,而最大發射質量保持13。5噸不變,意味著運力優勢得到了進一步發揚,再就是

貨重比從0.48提高至0.51

,雙料冠軍地位進一步鞏固,是名副其實的具有世界領先水平的上行貨運飛船。

最大發射質量不變,而運力提升,只有一個原因,就是飛船結構重量進一步減重。

天舟飛船密封貨艙貨格與航天員通道

除鞏固兩項核心優勢外,天舟二號的

“全自主快速交會對接技術”

又有了新的突破,早在天舟一號任務時期也進行過類似技術演示驗證,但那次是在地面測控干預進行4次軌道變軌控制得以實現。

事實上以往載人航天工程進行的十次交會對接任務與本次相比在對接流程上是一樣的,例如,天舟二號在遠端導引階段總計實施6次變軌,隨後在距離天和核心艙後下方約50公里處開始尋

的段

、接近段、平移靠攏段,分別設定5公里、400米、200米、19米四個停泊點,兩器對接環接觸後進入“對接段”,此階段對接裝置要完成捕獲、緩衝、拉近、鎖緊四個動作,從而達成兩器對接形成剛性連線組合體的目標。

天舟二號400米停泊點

神舟八號、神舟九號、神舟十號、神舟十一號、天舟一號執行的歷次對接任務也有著相同的對接流程,天舟二號的特殊之處就在於“全自主快速交會對接”的

“全自主”與“快速”兩個關鍵詞

天舟二號的“全自主”體現在將原來無法自主的“遠端導引段”實現了“自主”,基於北斗衛星導航系統提供的空間位置資訊,天舟二號星載計算機可自主定軌並計算出變軌資料,進而控制軌控發動機進行自主變軌。結束遠端導引段後的動作與以往對接任務相比則完全一致。

天和核心艙視角看天舟二號對接

“快速”指的是發射入軌僅四十分鐘左右時間即進入遠端導引模式,以往則需要更長時間,且每一次變軌時間間隔更短,軌道控制更加精準。同時還要仰仗運載火箭的零視窗發射,為快速對接提供先決條件。

天舟二號還具備全相位、全方位、多構型對接能力,全相位是指天舟飛船相對於目標飛行器的空間位置,無論是四分之一圈還是二分之一圈,甚至是一整圈都可以對接。

天宮空間站的多種構型

全方位意思是它可以對接目標飛行器的前向、後向、徑向多個方位對介面,多構型指的是目標飛行器的一字形構型、L形構型、T形構型、幹字構型等多種組合體的對接能力。

對接目標飛行器的規模也由8噸級升級至180噸級,這是為天宮空間站最大幹字形構型準備。

異體同構周邊式對接裝置

在接下來的任務中,推進劑在軌補加優勢也將進一步顯現。

天舟貨運飛船在世界範圍內率先應用了推進/補加一體化設計方案

,配置的8只400L推進劑貯箱分為推進與補加兩個模組,模組間可以融合使用,能夠滿足推進/補加模組的安全隔離和靈活切換的要求,提高了推進劑利用效率以及任務應急能力。

例如,天舟一號任務時用於補加的推進劑最大攜帶量是2。1噸,天舟二號任務時則是2。5噸,二者推進劑總攜帶量皆為3。5噸,證明了推進/補加模組的融合使用能力。

天舟二號推進艙

放眼當今世界各型貨運飛船,同時具備上行貨物運輸與廢棄物銷燬、推進劑在軌補加、全自主快速交會對接、空間應用和技術試驗支援、組合體軌道與姿態控制功能的貨運飛船有且僅有天舟號這一款貨運飛船。

天宮空間站的最大“幹”字構型

正所謂好馬配好鞍,在天舟號貨運飛船加持下致力於打造具有世界領先水平空間站的“天宮”精品工程也將更加事半功倍。

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