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万里“穿针”天舟天和“深情一吻”

来源:绵阳日报 2021-05-31 07:37   https://www.yybnet.net/

“万里穿针”技术再现,太空再次上演“浪漫之吻”。

北京时间5月29日20时55分,搭载着天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭,在位于海南省的文昌航天发射场点火发射。据中国载人航天工程办公室消息,天舟二号货运飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于5月30日5时01分,采用自主快速交会对接模式,精准对接于天和核心舱后向端口,整个过程历时约8小时。

天舟二号携带了航天员生活物资、舱外航天服及空间站平台设备、应用载荷和推进剂等,与天和核心舱完成交会对接后,转入组合体飞行阶段,将按计划开展推进剂补加和空间站应用项目设备测试等工作。

月下飞天舟

——天舟二号飞行任务解读

中国文昌,夜漫南海,圆月当空。距离天和核心舱发射升空30天后,中国向空间站核心舱成功发出了第一件快递“包裹”。

“大力水手”托举深空梦想

与敦实憨萌的“胖五”——也就是长征五号运载火箭相比,长征七号遥三运载火箭的身材显得修长。但事实上,它总长53.1米,比“胖五”要短3米多。

“力气大”,是空间站建设对长征七号火箭最基本的要求。虽然不如“胖五”体态雍容,但长征七号的起飞重量达到了597吨,近地轨道运载能力达到13.5吨,跻身中国火箭“四大力士”之列,是名副其实的“大力水手”,达到了国外同类火箭先进水平。

“大力水手”这一次的任务,就是将满载大批物资的天舟二号货运飞船送到预定轨道。为了“力气大”,长征七号使用动力更强劲的液氧煤油做燃料,还将助推器主捆绑结构的安装间隙由5毫米压缩到4毫米,这不仅减少了火箭飞行时的振动,也增加了助推传力。

“成功是我们唯一的选项。”回顾长征七号的研制过程,火箭总设计师程堂明用这句话来表明自己的信心和决心。研制项目正式启动以来,长征七号团队瞄准空间站建设,以精益求精的铸“箭”精神和万无一失的严谨作风,全力以赴为使命和荣誉而战。

按照空间站在轨建造任务规划,到2022年底,我国将连续实施11次发射任务,其中4次货运飞船发射都将由长征七号火箭“承运”。“环环相扣,就像接力赛跑,每发任务的成败都关乎中国空间站建造计划能否顺利实施。”长征七号运载火箭试验队主任设计师徐利杰说。

为确保运载能力和满足交会对接的需求,科研团队对长征七号火箭进行了大量优化改进设计,围绕技术状态确认、关键环节保证等方面开展了“再分析、再设计、再验证”,火箭的技术状态发生了100多项变化。

细心的人们会发现,这一次火箭点火的瞬间,“大力水手”的尾部没有出现因四氧化二氮不充分燃烧而形成的红色“烟雾”,取而代之的是如同棉花糖般的“白烟”。

那是因为长征七号装备了具有自主知识产权的新型液氧煤油发动机,煤油在不充分燃烧条件下,产生的颗粒和水蒸气混合凝结,形成的“烟雾”呈白色。

仅此一项技术改进,长征七号的推力提高了60%。

“快递小哥”穿梭天地走廊

大大小小包裹160多件,两件分别重达100多公斤的航天员舱外服,还有3吨推进剂——天舟二号货运飞船并不是世界上最大的货运飞船,但装的物资却达到了6.8吨,超过了飞船自重。

远离地球,空间站里吃的、穿的、用的,乃至呼吸所需的物资,都要由货运飞船及时送达。天舟货运飞船与长征七号火箭一起,共同构成了空间站货物运输系统,实现了“人货分装”,成为中国载人航天工程中的“快递小哥”。

“去”的时候,天舟二号可为空间站送去各种生活物资、推进剂、平台维修设备附件及各种消耗品、载荷设备等补给物资。“回”的时候,天舟二号还将带走和销毁空间站废弃物。

为了装得更多,科研团队根据货运飞船的圆形舱体结构,一共设计了26种不同尺寸规格、不同形状的货包,像搭积木一样组合放置进蜂窝板形成的一个个货格之中。每个货包都会被类似飞机座椅的安全锁扣稳当固定住,单手就可以取下来。这些物资,可以满足3名航天员3个月太空生活的需要。

不仅装得多,而且送得快。天舟二号的快速交互对接系统已经提前安排好入轨后的动作时序,节省了指令在天地间传达的时间,也免去地面临时注入程序的流程,从地面“发货”到“快递小哥”来敲门的时间大约7个小时,堪比“同城快递”,实现了空间站任务物资运输快速补给。

不仅送得快,天舟二号还设计了多个与密封舱隔离的“油箱”,具备“危险品运输资质”。除了运输生活物资、实验设施外,天舟二号还携带了3吨推进剂,交会对接之后,就摇身一变成为空间站的“加油站”。

不仅能加油,还能给空间站充电。天舟二号货运飞船有自己独立的能源系统,可以实现能源自给自足。靠泊空间站期间,天舟二号和空间站之间可以互相输送补充电能资源——靠泊期间的天舟二号处于休眠状态,自身能源需求小,富余出来的电能就可以输送到空间站,为航天员活动提供保障,同时支撑一些电能消耗较大的科学实验。

天舟二号还是一个“储藏室”。完成交会对接后,航天员会进出天舟二号取用生活和工作物资。为了让航天员在天上也可以方便快捷地取用、查找自己想找的物资,“储藏室”里的每件货物上都粘贴了一个具备无线射频识别功能的标签,使用专用设备能进行智能定位。

天舟二号有存放垃圾的职能,是一个太空“垃圾桶”。航天员在空间站里产生的生活垃圾、人体排泄物,都会集中到天舟二号舱内存放。完成使命后,天舟二号将带走这些废弃物,在坠入大气层的过程中一同烧毁。

18立方米货物装载体积,除了留出航天员舱内活动空间,还同时具备这么多的功能且保持重量均衡,科研团队在布局设计上用足了智慧。强大的送货和补给能力,也将对延长空间站寿命和航天员在轨驻留时间起到重大作用。

再过一段时间,中国航天员将搭乘神舟十三号载人飞船来到太空。相信他们在进入天和核心舱后,打开天舟二号货运飞船舱门的那一刻,一定会有“拆快递”的惊喜。

为何两次推迟发射?

揭秘长征七号遥三运载火箭推迟发射始末

此次长征七号遥三运载火箭究竟为何两次推迟发射?研制团队又经历了怎样的蛰伏和攻坚?

一个异常的参数

5月19日下午1时许,长征七号遥三运载火箭进入负12小时发射流程。煤油加注、液氧加注,发射依规程按部就班有序进行,音响里一句句“正常”不时传来,每一名试验队员各司其职,忙而不乱。

当晚9时40分许,距离发射不到3个小时,发射指控大厅中的数据信息显示:“一个压力值参数异常!”陡然间,发射大厅现场陷入一片寂静。

偌大的火箭,庞大的系统,漏点在哪?中国航天科技集团一院动力系统指挥邵业涛说:“我们的低温火箭又将经历一场严酷的考验。”

为此,试验队员开始了连续80多个小时的煎熬。

绝不带一丝隐患上天

哪个部段出了问题?两名总装人员换好服装、戴好面罩,从50厘米见方的舱门钻进箭体。

“找到了!”两次核查后,问题暴露,但很快后方传来消息,这并不是元凶。5月19日晚11时50分许,距离发射预定时间还有不到2小时,各方一致决定:“推迟发射。”

失落占据了试验队员的心情,大家感到“心凉了半截”,然而,大家更明白:这是经过慎重研究的结果,绝不能让火箭带一丝隐患上天。

5月20日,试验队员先后分4拨再次进舱排故,找到了新问题,并经过系列措施扭转局面。然而,负8小时液氧推进剂补加之后,异常再次出现,发射再度终止。

冰火两重天的坚守

距离下一个发射窗口还有9天,火箭燃料两加两泄,高温高湿高盐雾中,一枚低温火箭要经历怎样的考验?

为了进一步摸排故障,试验队员仍要一批批进舱。舱内低温、憋闷,一名试验队员刚出舱便吐了一地,然而没有人因此退缩。

舱外,箭体上的水哗哗往下流。长征七号是名副其实的“冰箭”,火箭第一次推迟发射后,试验队员发现,箭体出现结冰现象。

“火箭在大量的低温燃料加注后暴露这么长的时间,这在中国航天史上是第一次。”试验队员赵鸿飞说。

汗水最终换回成功

针对发射场传回的数据,中国航天科技集团一院总体设计部后方保障人员马上追溯事件链,对现有的所有异常参数合并同类项,并提取8个不同方面的问题单独进行深入的理论分析和复现试验。

5月25日,归零工作接近尾声;26日,模拟发射演练;27日、28日,加注准备;29日,推进剂加注,晚8时55分,火箭成功发射!

历时9天,长征七号遥三运载火箭终于走完了发射前的全部流程,打赢了这场逆风之战。长征七号运载火箭总设计师程堂明说:“这是中国空间站建造承上启下的关键之战,我们目标只有一个,就是成功。”

(综合新华社)

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