中国正稳步迈向“空间站时代”

◎文／韩倩茜 王笑

中国正稳步迈向“空间站时代”

◎文／韩倩茜 王笑

4月20日19时41分，随着海南文昌航天发射场的一声巨响，我国第一艘货运飞船——天舟一号被送上太空。4月23日，天舟一号与天宫二号空间实验室成功交会对接。空间实验室任务的顺利实施，标志着中国正稳步迈向“空间站时代”。

作为我国载人空间站工程的重要组成部分，货运飞船在空间站建造和运营物资运输补给方面扮演了重要角色，更因其“只运货、不送人”的特点，被形象地称为“快递小哥”。

什么是货运飞船？货运飞船是一种专门运送货物到达太空一次性使用的航天器。它有三个主要任务：一是补给空间站的推进剂消耗、空气泄漏，运送空间站维修和更换的设备，延长空间站的在轨飞行寿命；二是运送航天员工作和生活用品，保障空间站航天员在轨中长期驻留和工作；三是运送空间科学实验设备和用品，支持和保障空间站具备开展较大规模空间科学实验与应用的条件。它是国际空间站补给物资的重要运输工具，也是空间站的地面后勤保障系统。

世界各国货运飞船现状。俄罗斯进步号货运飞船。俄罗斯进步号货运飞船是俄罗斯航天部门设计的系列无人驾驶飞船，也是人类第一艘货运飞船。首艘飞船“进步一号”于1978年1月20日在苏联拜科努尔航天中心发射。可运送2.6吨各类货物。燃料舱带1吨燃料，可自行飞行4天，与空间站对接飞行时间可达2个月。进步号货运飞船主要执行向国际空间站定期补给食品、货物、燃料和仪器设备等任务。为国际空间站运送完补给后，进步号货运飞船会保持对接，充当一个高科技垃圾箱。它与空间站对接完成装卸任务后，即自行进入大气层烧毁。

美国“龙”飞船。“龙”飞船由私营企业——美国太空探索技术公司（SpaceX）自主研发，是世界上第一艘由私人公司研发的航天飞船。飞船的加压舱带有热防护罩，可在返回时耐受极高温安全降落，实现回收并重复使用，这也使得“龙”飞船成为第一种具备大量货物下行能力的货运飞船。“龙”飞船运送载荷最大质量6吨，返回载荷最大质量3吨，它采用的是降落伞水上溅落的回收方式。在2010年和2012年完成两次技术验证飞行后，于当地时间2012年10月7日晚8时35分从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空，飞赴国际空间站，首次执行美国宇航局指派的往返于地球和空间站之间的任务。

迄今为止，“龙”飞船为国际空间站执行了11次货运任务并成功10次。目前，“龙”飞船是唯一能从空间站完整返回地球的货运飞船。欧洲、俄罗斯和日本的货运飞船只能单程送货，返回时会在地球大气层中烧毁。

日本HTV货运飞船。HTV货运飞船是日本航空航天探索局（JAXA）专门为国际空间站（ISS）计划研发、由三菱重工制造的不载人货运飞行器。第一艘HTV货运飞船于2009年9月11日从日本种子岛空间中心（TNSC）发射升空，并于同年11月1日，携带着国际空间站上的垃圾，成功再入大气层，在太平洋上空划出一道耀眼的弧线后坠入海中。HTV货运飞船目前已发射6艘，可运送5.7吨的货物与燃料。国际空间站的宇航员可以不穿宇航服直接进入加压舱内搬运物资。

我国第一艘货运飞船天舟一号。2017年4月20日19时41分，搭载我国首艘货运飞船天舟一号的长征七号遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约596秒后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。这是我国载人航天工程“三步走”发展战略第二步的收官之作，标志着我国即将开启“空间站时代”。

这是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次飞行试验。飞船入轨后，将按预定程序与在轨运行的天宫二号先后进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接，还将对天宫二号实施3次推进剂在轨补加，以及空间应用和航天技术等领域的多项实（试）验。其间，天舟一号与天宫二号组合体在轨飞行约2个月，天舟一号独立飞行约3个月，这是目前中国执行载人航天任务时间跨度最大的一次。完成既定任务后，天舟一号将受控离轨，陨落至预定安全海域；天宫二号留轨继续开展拓展试验和应用。

天舟一号是我国专门针对空间站而建造的第一艘货运飞船，全长10.6米，舱体最大直径3.35米，由货物舱和推进舱组成，整船最大装载状态下重量达13.5吨，是我国目前为止体积最大、重量最重的航天器。天舟一号货运飞船的近地轨道上行运载能力约为6.5吨左右，高于俄罗斯进步号M型货运飞船（2.5吨）和日本HTV货运飞船（6.0吨），低于欧洲ATV系列自动货运飞船（7.6吨），下行运载能力约为6.0吨左右。载荷比即运载货物的质量与货运飞船船体本身的质量之比，天舟一号货运飞船的载荷比高达48%，高于日欧的货运飞船。

天舟一号虽然是一艘货运飞船，但是它的功能却不仅仅局限于货物的运输。此次天舟一号发射除了完成交会对接、为天宫二号空间实验室补加燃料之外，它身上还携带了大量的实验设备，在太空运行期间要进行多项实验试验。此次天舟一号上总共搭载了40台设备，要进行13项太空实验试验，真正做到了一船多用。将要在天舟一号上进行的太空实验，包括新型元器件在轨验证，空间环境探测、力学环境测量，以及生命科学方面的实验等涉及众多领域。

天舟一号的研制并不容易。从2011年项目立项，天舟一号在整整6年时间里，历经上千小时测试，通过上百次大型试验，才成为载人空间站工程的重要组成部分。作为天舟一号与长征七号共同组成的空间站货运运输系统的首次飞行，主要意义在于验证货物运输系统设计的正确性和产品的可靠性，以及中国载人航天工程各个系统执行货物运输任务的协调性、匹配性。

货运系统是中国建成空间站需要突破和掌握的关键技术，而推进剂补加技术是空间站实现长期驻留的必要条件。目前，国际上掌握在轨推进剂补加技术的只有俄罗斯和美国等少数国家，其中实现在轨加注应用的只有俄罗斯。

天舟一号将使中国具备向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的能力。这一能力，是确保未来中国空间站在轨长期载人飞行的基本前提。

（作者单位：辽宁科学技术情报研究所）

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