天舟“专送”使命必达

2023年5月10日21时22分，长征七号遥七运载火箭搭载天舟六号货运飞船顺利升空。飞行7个多小时后，天舟六号成功对接在空间站核心舱的后向对接口，还在中国空间站“出差”的神舟十五号乘组迎来了最新的“太空快递”。这是今年中国载人航天的第一次发射任务，从天舟二号飞船开始，已经有五艘天舟飞船完美地完成了为中国空间站送货的任务。要成功把货物送到太空，究竟有哪些特殊之处呢？

“太空快递”里到底有什么？

天舟六号是中国空间站全面建成后对接的第一艘货运飞船，总共送去了258个货包。这些货包里都有些什么呢？

航天科技集团五院货运飞船系统总体主任设计师杨胜说：“第一类是航天员的生活物资，包括吃的、喝的、卫生用品；第二类是空间站平台的备品备件；第三类是空间科学和应用的一些实验载荷、实验设备；第四类是飞船推进剂。”

长途运货，保证货物安全和完整最重要。在天舟六号货舱里，各类货包不仅要分门别类摆放，做好防震防撞措施，而且根据不同的货物特点，装船时间也大不相同。航天科技集团五院天舟六号货运飞船副总指挥李志辉对此解释道：“第一个阶段大概是进场，装完90%以上的货物；第二个阶段发射前三周，装完剩下10%左右的货物，包括新鲜果蔬；最后一步就是装跟时间和温度紧密相关的，一个是监测航天员身体健康的试剂，另一个就是细胞装置。”

“因为细胞是非常娇嫩的，它的存活需要适应的温度和酸碱性环境。即使我们给它适应的温度和营养液，它们的活性也会有所下降，所以我们希望能够在尽量短的时间内把它送到空间站去。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员仓怀兴说。

为了让细胞在到达空间站时尽可能保持活性，还要刚好发育到设计的阶段，飞船发射前一天，科学家才开始制备这些细胞；发射前6小时，载荷专家才将细胞从实验室送往发射塔架；发射前5小时左右安装完毕。此时，发射已经进入最后的准备流程，舱门早已关上，最后上船的货物只能由飞船总装人员在几十米的高空从货船的侧门装进去。

如此悉心呵护的货物，在飞船到达空间站后，也将是航天员首先处理的对象。航天员打开天舟六号舱门，完成必要的测试和流程后，第一时间就会把它们转移到问天实验舱的生物技术实验柜里，开始科学研究。那么，这些“闪送”来的细胞究竟是做什么研究的呢？

空间应用系统副总指挥、中国科学院空间应用工程与技术中心副主任王强说：“我们这次干细胞研究项目，是围绕着人类成为多星球物种这样一个远景目标规划的项目。这次两个项目主要是围绕着胚胎干细胞分化为生殖细胞和造血细胞，给未来人类太空探索提供技术服务。”

专用“快递箱”

2022年年底，中国空间站正式进入应用与发展阶段，诸如此次的“太空闪送”需求在未来将会不断增加。要把货物安全完整地送到距离地面400千米左右的太空，天舟系列货运飞船就是为中国空间站任务量身定制的专用货船。

最大载重从6.9吨提高到7.4吨，密封舱空间从18.1立方米扩大到22.5立方米，天舟六号作为空间站进入运营阶段后入轨的第一艘货运飞船，在此前天舟飞船的基础上不断提升运货能力。

杨胜说：“从天舟六号开始，我们做了一个改进，减少了推进剂贮箱的配置，把货舱原来一个非密封后锥段改成密封段，把密封艙的空间扩大了20%以上。”

油箱变小，行李舱变大，这样的改变是根据这两年空间站的实际运营情况不断调整的结果。在之前的任务中，空间站还要进行许多关键技术验证，航天工程师也需要摸索空间站的能耗情况，每次上天，油箱都要多带些油。运行两年后，空间站对地面补给的需求发生了不小的变化。

“最开始规划上行的时候要适当多一些余量，比如推进剂，天舟二号要相对多一些，前期水是占比较大的一种货物。随着整个空间站建成之后，航天员和空间站平台的配件会相对固定一些，后续动态变化比较多的是实验载荷，这块占比逐渐增加。”杨胜介绍道。

不过，行李舱变大了并不意味着一定要装满货物，此次送达空间站的货物总共5.8吨，货物之外的空间能让航天员进出更加自如。而在未来，飞船设计师已经开始考虑进一步为定制化需求提供保障，尤其为航天员提供更好的生活保障。

“后续计划上行一个大的冰箱，供给航天员不仅吃到水果，还有一些冷冻食品，比如将来希望在天上可以吃煎牛排，牛肉就需要在地面冷冻上行，我们的能力后面会逐步提升，保障航天员更好地生活。”中国航天科技集团五院货运飞船系统总体主管设计师王冉说道。

使命必达

从天舟六号开始，货运飞船的发射频率将有所降低，从之前每半年一次，减少到大约两年三次。虽然送货的次数会减少，但仍必须保证安全要求。往太空送货，每一次发射都是风险最高的环节。

长征七号是为天舟系列飞船送货上天量身定制的火箭。与发射空间站舱段的长征五号B运载火箭不同，长征七号是个“瘦高个儿”，虽然载重量没有“胖五”那么大，但是入轨精度是我国现役火箭中最高的。

从首发开始，长征七号就一直从海南岛升空。对航天发射来说，越接近赤道，就越能借助地球自转带来的力量发射更重的航天器。中国空间站开始建造后，除了神舟飞船，其他航天器都是从文昌出发去往空间站的。

西昌卫星发射中心计划部副部长李智斌介绍：“发射同样的火箭，在文昌发射场可以提升运载火箭7%～15%的运力；第二个优势就是滨海发射落区安全性好；第三个优势是可以通过海运更加高效、便捷、安全地将这些部段运到文昌发射场进行组装。”

然而，要从文昌送货上天，火箭和飞船也会面临以往在内陆发射场完全不同的挑战。

2023年5月7日上午，长征七号遥七运载火箭包裹着天舟六号飞船从总装厂房垂直转运到发射塔架后，下午，文昌就下起了雨。5月的海南已经进入雨季，“高温、高湿、高盐雾”“强暴雨、强雷暴、强台风”，海南岛独有的这“三高三强”气象特征不论对火箭、飞船还是发射场的各类设施都很不友好。

为了减少火箭和飞船在室外的停留时间，各个系统协同努力，把发射前的测试发射流程从天舟一号的38天缩减到了天舟六号的25天，同时，也为可能的坏天气做好了充分的准备。

尽管如此，为了保证任务成功，大家依然希望能在较好的气象条件下发射。5月10日发射当天，每隔几小时，发射场气象站就会放飞一个探空气球，力求精确预报发射窗口时间的地面和空中的天气情况。

成功的发射将飞船完美送入轨道，而后续的测控为最后的交会对接提供最可靠的保障。在海南岛上还有多个航天测控站，天舟六号一升空，它们便开始测控接力，不断确认飞船的位置和状况，确保天舟飞船按计划飞行，直到顺利交会对接。

向太空送货，一克千金，这不仅是说发射的经济成本，更是背后无数航天人的努力和心血。兵马未动，粮草先行。为空间站送货只是起点，随着中国人走向太空的脚步不断向前，接下来，我们对月球、火星的探索会需要更多的货物提前送达，到时候，中国的货运飞船将会更加忙碌。

本次任务中，天舟六号货运飞船携带了航天员的生活物资，装载货物200余件，运输物资总重约5.8吨，同时搭载了多项载荷。那么，执行本次任务的天舟六号货运飞船具有哪些新特点？

“旗舰船”拥有3个“首发”桂冠

相较于空间站全面建造阶段发射的天舟四号和天舟五号，天舟六号拥有3个“首发”桂冠：一是我国载人空间站应用与发展阶段发射的首发航天器；二是我国改进型货运飞船首发船；三是天舟六号到天舟十一号组批生产的首发货运飞船。

货物装载能力突破7吨

作为空间站的地面后勤补给航天器，天舟货运飞船采用型谱化方案，设计了满足不同货物运输需求的全密封货运飞船、半密封货运飞船和全开放货运飞船3种型谱。天舟六号为改进型全密封货运飞船，是世界上现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全的货运飞船。

为满足密集发射的需求，中国航天科技集团五院在飞船研制过程中采用组批生产的方式，确保同一批次的货运飞船在外形和功能上相似或相近。其中，天舟三号到天舟五号为同一批次生产研制，天舟六号到天舟十一号则是另外一批次生产研制。从天舟六号开始，技術团队针对后续任务需求，对货运飞船进行了系统升级，包括大幅度增强密封舱的货物运输能力等，以便给航天员提供可以支撑更长时间的物资。

研制团队将全密封货运飞船拓展为标准型（8个贮箱）和改进型（4个贮箱）两种状态，根据空间站补加推进剂上行需求选用。天舟六号货运飞船为改进型全密封4个贮箱状态，以天舟五号为基础，将原非密封的后锥段改为密封舱，扩大了密封舱装载空间，提高了货物上行能力；同时，取消一层贮箱，将原后锥段舱内设备调整至推进舱——如此一来，货物装载能力提高至7.4吨，首次突破7吨，上行载货比提高至0.53。改进型全密封货运飞船拓展了全密封货运飞船型谱，提高了密封舱货物装载能力，使货运飞船发射频次由2年4发降低至2年3发，切实提高了空间站工程的综合效益。

关键元器件100%国产化

针对载人空间站应用与发展阶段货运飞船的进口电子元器件国产化替代问题，中国航天科技集团五院货运飞船系统研制团队开展了大量卓有成效的工作：首先，遴选出性能指标相当且相对成熟可靠的国产元器件作为备选；其次，组织专家团队逐项论证替代方案的可行性，制定周密的试验验证计划；再次，针对每项更改的具体情况，采用整机、单板、相似鉴定等多种应用验证方法，以及成功包络线、“三比”等预测、比对方法，充分识别器件的性能差异，以最小代价获取全面应用数据；最后，涉及的产品全部采用单板、单机、分系统、系统多级测试考核验证，确保验证无死角。正是通过上述综合保证措施，才消除了大面积元器件国产化带来的技术风险，实现了关键元器件100%国产化。

为降低天舟六号货运平台的研制成本，研制团队还按照工程的总体要求和载人空间站应用与发展阶段的实际任务需求，优化平台配置，不断降本增效。