版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們

5月30日上午9時(shí)，神舟十六號(hào)載人飛船在“長(zhǎng)征”火箭搭載下順利升空。

作為我國(guó)載人航天工程進(jìn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首次載人飛行任務(wù)，神舟十六號(hào)與半個(gè)多月前成功發(fā)射的天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船一個(gè)送人，一個(gè)送貨，可謂中國(guó)航天空間運(yùn)輸?shù)摹半p璧”。

貨運(yùn)飛船是往返天地間的“太空快遞小哥”，主要給空間站輸送推進(jìn)劑、燃料、食物等，并將空間站里的廢棄物集中在一起，最終和廢棄物一起在大氣層中燒毀，墜落到地球上距離人類最遠(yuǎn)的海洋區(qū)域。

目前我國(guó)一共發(fā)射了六艘貨運(yùn)飛船，分別是天舟一號(hào)到六號(hào)。

天舟六號(hào)是世界上現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大的貨運(yùn)飛船，也是從天舟六號(hào)到天舟十一號(hào)組批生產(chǎn)的首發(fā)貨運(yùn)飛船。它對(duì)同一批次飛船技術(shù)的驗(yàn)證及后續(xù)飛船的批量化生產(chǎn)具有重要意義。

祝賀天舟六號(hào)發(fā)射成功（圖源見(jiàn)水?。?/p>

與前五號(hào)不同的是，天舟六號(hào)從運(yùn)輸?shù)诫娫聪到y(tǒng)到裝載力等方面都進(jìn)行改良和創(chuàng)新。這個(gè)不一樣的“大肚子”，為國(guó)家節(jié)約上億元資金。

天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船在軌模擬效果圖

來(lái)源：新華每日電訊，中國(guó)航天科技集團(tuán)八院供圖

不一樣的運(yùn)輸

天舟六號(hào)運(yùn)往發(fā)射場(chǎng)的過(guò)程中，艙體采用的是直立狀態(tài)，而前五號(hào)“天舟”用的是平躺狀態(tài)。

前五號(hào)“天舟”建成后，工作人員把艙外設(shè)備拆分，通過(guò)航運(yùn)把艙體和艙外設(shè)備分別運(yùn)到發(fā)射場(chǎng)，再進(jìn)行安裝、測(cè)試。這種比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，在貨運(yùn)飛船研發(fā)起步階段是比較適合的。

為了提升效率，研發(fā)人員決定天舟六號(hào)艙體采用直立狀態(tài)運(yùn)輸，除太陽(yáng)能電池外其它艙外設(shè)備隨艙體一起。這樣到達(dá)目的地后經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的安裝和測(cè)試就可以發(fā)射了。

天舟六號(hào)運(yùn)輸過(guò)程中的直立狀態(tài)，決定其在包裝、路線上都有所不同。研究人員為天舟六號(hào)打造了一套新型柔性船衣，它不僅可以阻隔高溫濕度、高鹽霧環(huán)境對(duì)飛船的影響，還能防雨、防塵、防雷電、防污染。此外，艙體包裝箱用鋁合金制成，配有空調(diào)及減振、自動(dòng)排氣、檢控等系統(tǒng)。

天舟六號(hào)正運(yùn)往文昌發(fā)射場(chǎng)（圖源見(jiàn)水?。?/p>

此外，天舟六號(hào)包裝箱里還配備了四臺(tái)風(fēng)扇，目的是讓包裝箱里的氮?dú)夥植季鶆?，確保箱里的大氣壓高于外界的氣壓（因?yàn)榉植季鶆虻募兊獨(dú)獾拿芏冗h(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣密度），防止大海的鹽霧進(jìn)入包裝箱，侵蝕艙體及產(chǎn)品。鹽霧是指海上空氣里含鹽的微小液滴，主要由于風(fēng)吹、海浪拍岸等產(chǎn)生泡沫，泡沫破裂所形成。鹽霧腐蝕是常見(jiàn)的大氣腐蝕之一，會(huì)破壞金屬或合金的防護(hù)層，機(jī)械強(qiáng)度降低；或讓電子元件和電線供電線路中斷等。

直立艙體占地約96立方米，意味著運(yùn)輸方式一定要講究。為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用陸路加海路的方式進(jìn)行。艙體在北京的工廠生產(chǎn)好后，陸路運(yùn)到天津碼頭，再?gòu)拇a頭出港，由海路運(yùn)到海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)。這與以前的空運(yùn)比起來(lái)雖然多花十多個(gè)小時(shí)，但對(duì)直立狀態(tài)的艙體來(lái)說(shuō)無(wú)疑是更可靠、更保險(xiǎn)。

不一樣的電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)為天舟六號(hào)往返天地間提供能源供給，具有不可替代的作用。

為此，研發(fā)人員從2019年就著力于改善天舟六號(hào)的電源系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)三年多的探索，終于研制出更適合太空在軌運(yùn)行的太陽(yáng)電池翼工作模式。

當(dāng)太陽(yáng)入射角小，太陽(yáng)光很少時(shí)，太陽(yáng)電池翼進(jìn)入“半睡眠”狀態(tài)，系統(tǒng)由中國(guó)空間站提供能量。當(dāng)太陽(yáng)入射角足夠大，太陽(yáng)光多時(shí)，太陽(yáng)電池翼從“半睡眠”中蘇醒過(guò)來(lái)，從陽(yáng)光中獲得能量，保證貨船的運(yùn)行。

此模式靈活多樣，可充分利用地球上空的空間環(huán)境獲得能量。用它發(fā)電，一天的量就足夠普通家庭半個(gè)多月用，確保天舟六號(hào)“帶貨”和航天員在軌駐留開展工作需要的電能供應(yīng)。

天舟六號(hào)的電源配置及相關(guān)數(shù)據(jù)（圖源：上海航空）

值得一提的是，從天舟六號(hào)開始，“天舟”電源系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化，較之前“天舟”電源元器件國(guó)產(chǎn)化提高了15%。此舉不但提高了電源的可靠性，降低了成本，滿足了上行遙控及下行圖像和載荷數(shù)據(jù)的需求，還極大地增強(qiáng)了國(guó)人的信心。

不一樣的裝載力

相對(duì)運(yùn)輸、艙體狀態(tài)、包裝和電源系統(tǒng)而言，天舟六號(hào)的裝載能力比前五艘“天舟”有了極大的提升。

和其它五號(hào)“天舟”一樣，天舟六號(hào)也分兩個(gè)艙，一是負(fù)責(zé)運(yùn)輸物資的貨物艙，也叫密封艙；二是執(zhí)行飛行任務(wù)，裝載推進(jìn)劑并為飛船提供動(dòng)力和能源的推進(jìn)艙。很顯然，要提升飛船的裝載能力就得從兩個(gè)艙入手。

天舟六號(hào)的貨物艙和推進(jìn)艙模擬圖(圖源：上海航空)

一是空間站推進(jìn)劑需求量減少，推進(jìn)艙空間變大。之前由于中國(guó)空間站正在全面建設(shè)，所以推進(jìn)艙大部分空間裝載用于建設(shè)的推進(jìn)劑。自2022年年底中國(guó)空間站建成后，燃料需求少了，推進(jìn)艙空間變大了。之前天舟的推進(jìn)艙中有8個(gè)推進(jìn)劑貯箱，天舟六號(hào)起調(diào)整為4個(gè)貯箱。

二是轉(zhuǎn)移部分設(shè)備到推進(jìn)艙，貨物艙空間變大。天舟六號(hào)單次運(yùn)的東西越多越經(jīng)濟(jì)越顯能耐。貨物艙的空間大小是天舟六號(hào)裝載能力的主要指標(biāo)。貨物艙容積提升，可以減少發(fā)射次數(shù)，提升任務(wù)能力。

貨物艙有了更大的容積，自然可以為航天員提供更久更充足的物資。推進(jìn)艙原來(lái)裝燃料的部分，用來(lái)裝原貨物艙的近30套設(shè)備儀器。貨物艙擴(kuò)大20%的容積，裝載量相當(dāng)于提高了1.2噸，以前密封艙內(nèi)貨物可以運(yùn)送5.5噸，現(xiàn)在可以運(yùn)送6.7噸。這樣才最終實(shí)現(xiàn)給中國(guó)空間站的宇航員“捎”去70公斤新鮮水果（約是天舟五號(hào)攜帶水果的2倍）的“宇宙級(jí)帶貨”。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著天舟六號(hào)密封艙貨物裝載空間的加大，整船物資裝載能力由6.9噸提高至7.4噸，上行（升空）載貨比由0.51提高至0.53。載貨比是指所載貨物重量之整艘飛船總重量之間的比值。載貨比越高，說(shuō)明飛船運(yùn)載貨物的效率越高。天舟六號(hào)上行載貨比達(dá)0.53，意味著它已是目前現(xiàn)役貨運(yùn)飛船運(yùn)載能力最強(qiáng)的飛船。

“天舟”飛船的造價(jià)成本估算（圖源：上海航空）

國(guó)際空間站每年需進(jìn)行約 8 次貨運(yùn)飛船的發(fā)射。按“天舟”前五號(hào)推算，中國(guó)空間站每年要進(jìn)行2次補(bǔ)給，而按照天舟六號(hào)的運(yùn)載量算，每2年補(bǔ)給3次即可滿足需求，即每年節(jié)約0.5次。按每艘貨運(yùn)飛船約3.5億元人民幣造價(jià)計(jì)算，每年可為國(guó)家節(jié)約1.75億元人民幣。從這方面講，天舟六號(hào)或許是世界上最省錢的“大肚子”！

參考文獻(xiàn)：

1.《天舟飛船“升級(jí)版” 開啟空間站新階段》，《人民日?qǐng)?bào)》2023.5.22

2.《舟行天地 ?載夢(mèng)遠(yuǎn)航》，作者劉詩(shī)瑤、喻思南，《人民日?qǐng)?bào)》2023.5.11

3.《天舟，中國(guó)空間擺渡貨駁》，作者劉皓池，《航空知識(shí)》2021年第6期

作者：魏德勇 廣東深圳市作家協(xié)會(huì)會(huì)員

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動(dòng)和科普好物！