
面朝大海,探索星空。
海南文昌,椰林深处,雄伟的发射塔架巍然耸立,长征七号遥二运载火箭整装待发。今天19时41分,我国自主研制的首架货运飞船——天舟一号,将搭载长征七号火箭,探访天宫,与正在太空飞行的天宫二号空间实验室进行交会对接,开展“太空加油”等一系列实验。
天舟一号是我国首个货运飞船,这次发射后,它将与天宫二号空间实验室对接,被我们昵称为“快递小哥”的天舟一号,要做的不仅仅是送货。
长征七号+天舟一号
我国空间站货物运输系统首亮相
据介绍,此次飞行任务是我国天舟货运飞船和长征七号遥二运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次实用性亮相,将为我国空间站组装建造和长期运营奠定重要技术基础。
天舟一号货运飞船是中国载人航天工程“三步走”战略中载人空间站工程的重要组成部分,于2011年立项,由中国航天科技集团公司五院载人航天总体部负责总研制。昨天上午,天舟一号系统副总设计师徐小平介绍,天舟一号飞船总长10.6米,舱体最大直径3.35米,整船最大装载状态下重量达13.5吨,是我国目前体积最大、重量最重的货运飞船。天舟一号由货物舱和推进舱两舱结构组成,货物舱安装货物、设备,推进舱为货运飞船提供电力能源、推进控制动力并装载推进剂。
长征七号运载火箭则是为我国空间站工程发射货运飞船研制的新一代中型运载火箭,采用绿色环保的液氧煤油推进剂,2016年6月25日在文昌航天发射场成功首飞。
今年2月中旬起,天舟一号货运飞船与长征七号遥二运载火箭等飞行产品陆续进入海南文昌发射场,按照飞行任务测试发射流程,4月17日完成总装测试等技术区各项工作。4月17日7时30分,承载着长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体的活动发射平台驶出总装测试厂房,平稳行驶约2.5小时后,垂直转运至发射区。
今日19时41分
天舟一号挑战“零窗口”发射
中国载人航天工程办公室昨晚透露,经空间实验室飞行任务总指挥部研究决定,瞄准4月20日19时41分发射天舟一号货运飞船。这将是我国首次挑战“零窗口”发射。
何为“零窗口”发射?徐小平介绍,“发射窗口”是指运载火箭携带着航天器发射升空比较合适的一个时间范围,有的以小时计算,有的以天计算,在此期间火箭都可以发射。由于此次发射天舟一号飞船要和天宫二号空间实验室实现交会对接,对发射精度要求很高,因此,发射窗口不是一个时间范围,而是一个确定的时间点,一秒都不能差,这就是“零窗口”发射。
“零窗口”发射难度非常高,对于火箭和发射场系统的可靠性提出了很高的要求。因为“零窗口”发射,所以火箭组成需要复杂的系统,发射前的操作、流程也非常复杂,任何一个环节出了问题,“零窗口”发射都会很困难。
天舟天宫
三次对接 实施“太空加油”
对于关注中国航天的人来说,“交会对接”已不算“新动作”。神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船与天宫一号实现了交会对接。去年,神舟十一号飞船与天宫二号实现交会对接并首次实现30天中长期组合体运行。
此次天舟一号货运飞船发射升空后,将与天宫二号实现三次交会对接,并实施“太空加油”,这在我国载人航天历史上还是第一次。
中国载人航天工程办公室介绍,天舟一号货运飞船发射升空后,将进入高度约380公里的运行轨道,之后与在轨运行的天宫二号空间实验室进行自动交会对接。
按计划,天舟一号与天宫二号将进行三次交会对接,实施推进剂在轨补加以及空间应用和航天技术等多领域的实验项目。
推进剂在轨补加技术俗称“太空加油”技术,是天舟一号核心目标任务之一。由于空间站在太空轨道运行会受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度,为了保持原有高度,就必须消耗燃料推动其上升,这就需要货运飞船为空间站进行燃料补充。
天舟一号在轨运行稳定后,将和天宫二号进行首次对接,并通过一些特有的接口将燃料加注到天宫二号中,创造中国航天新篇章。
第一次对接任务完成后,天舟一号将与天宫二号分离,之后从另一侧与天宫二号进行二次对接。航天科技集团五院天舟一号总设计师白明生介绍,第二次对接的主要任务是进行绕飞实验,检验天舟一号前向对接能力。天宫二号空间实验室和未来的空间站有前向、后向两个对接口,这就要求货运飞船具备后向对接和前向对接能力。因此,天舟一号与天宫二号分离后,再绕飞天宫二号进行前向对接。
完成绕飞对接实验后,天舟一号将与天宫二号再次分离,各自独立飞行3个月。期间,天舟一号的主要任务是完成搭载的空间科学试验。
此后,按照计划天舟一号第三次实现与天宫二号交会对接。这次交会对接将在几个小时内完成,实现自主快速交会对接。
天舟一号在轨期间,还将开展多项科学实验研究及技术验证试验,完成全部任务后,天舟一号将受控离轨,陨落至预定安全海域。
航天员在太空上网将不再是梦
你是否想过,有一天航天员在太空中也能像我们一样登上互联网,随意浏览信息?20日,天舟一号货运飞船系统副总设计师徐小平接受央广网记者专访时表示,与之前的航天器相比,天舟一号货运飞船首次应用以太网技术,为未来空间站组网通信提供技术验证。随着天舟一号货运飞船升入太空,航天员在太空上网将不再是梦。
徐小平告诉记者,现有航天器的通信网络系统在传输速度、服务质量和扩展性等方面已无法满足发展需求。随着航天技术的发展,未来空间站内需要传输处理的业务高速增长,对内部总线通信系统提出越来越高的要求,同时对天地信道的码速率要求更高。因此,设计新的适合空间站应用环境的网络技术成为必须解决的问题之一。
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准,可以不受空间限制来进行信息交换。有价值的信息在以太网中被资源整合,具有信息量大、高效、快速的传输特点。
“以太网技术在地面上应用较多,而把这一技术从地上搬到天上,则有很多难点。”
徐小平向记者介绍,与地面相比,以太网技术在硬件方面受到太空中特殊环境影响,如太空辐射,需解决以太网技术的相关硬件在太空环境中抗辐射的能力。而在软件能力方面,则需采取额外措施解决适应需求,如服务器受太空辐射干扰,需要软件有自主处理此故障的能力,如此才能把地面上的以太网技术完完整整的搬到天上去。
据了解,此次天舟一号飞船搭载了一款特殊的“神器”——高速通信处理器。该处理器由航天科技集团八院研制,是货运飞船以太网通信的重要组成部分。作为货运飞船测控天地链路的核心关键单机、空间站通信网技术的试金石,集千兆网络、光纤通信、高速DSP处理技术、IP over CCSDS、网关服务器、高清图像等多项新技术于一身。就像一座大型机场,可以指引各种大小型飞机起飞降落,接收来自各地的乘客,也可以将乘客送往各地,是一个 “核心交通枢纽”。
徐小平介绍,该处理器不仅在货运飞船的天地测控通信中发挥着巨大的作用,也为空间站千兆通信网的建立奠定了扎实的基础。
“如果以太网技术试验成功且技术成熟,航天员在太空中可以享用到与地面网速相同的互联网服务。” 徐小平说。