天舟货运飞船是中国专为空间站物资运输所研制的先进货运飞船。它由货物舱和推进舱两个部分组成,整体长10.6米,最宽处直径达3.35米,具备超强的运输能力,能够携带超过7吨的货物,成为当前世界上运载能力最强的货运飞船之一。
7月15日,天舟九号货运飞船成功发射升空,这是我国在空间站应用与发展阶段批量生产的第四艘货运飞船,携带约6.5吨的物资,主要任务是为神舟二十号和神舟二十一号的航天员提供补给。许多人对于货运飞船中都装载了哪些物资充满好奇,官方也公开了部分货物清单,其中包括两套全新的舱外航天服。此外,还包括一些关键的科学设备与装置,如一套全新的核心肌肉锻炼装置以及两套前沿的空间科学实验设备。
此次天舟九号货运飞船发射任务依旧采用了快速交会对接的方案,整个过程仅需3小时。这一快速交会对接技术具有诸多优势。例如,若该技术应用于载人飞船的任务中,它可以大幅缩短航天员从地球发射到空间站的飞行时间,尤其在紧急救援任务中,能够显著提升我国在太空的紧急响应能力。快速交会对接还让特殊鲜活物资的运输成为可能,确保了运输任务的高效与精准。
然而,这种快速交会对接技术对精准度的要求极高。首先,火箭发射的轨道精度必须非常高。若火箭发射后稍有偏差,货运飞船就需要消耗更多的推进剂进行轨道修正,且飞行时间也会随之增加。用于发射天舟货运飞船的长征七号火箭是我国现役精度最高的火箭之一,轨道误差不超过4秒,而且它在发射后可以实时根据实际飞行情况调整最优飞行路径,这就像我们使用导航时,系统会实时优化推荐的行驶路线。
此前,天舟五号货运飞船创造了天舟系列货运飞船的最快交会对接记录——仅用了2小时完成对接,成为世界上最快的交会对接飞行。之前,俄罗斯的联盟号MS-17飞船曾在2020年10月14日创下3小时3分钟的对接记录,位列全球之最。为了实现如此快速的交会对接,天舟五号进行了许多技术优化,比如优化了对接控制与导航策略,减少了环绕地球的飞行圈数。原本需要进行多圈飞行的任务,现在仅需进行半圈,并将多次轨道修正精简为两次合并机动,原本需要4小时的过程,现在仅需约1小时。
此外,天舟五号还减少了在近距离飞行阶段多个停靠点的设置,类似于动车减少中途停站。原本需要2小时的过程,现在仅需40分钟左右。经过一系列技术改进与调整,天舟五号最终实现了2小时快速交会对接的目标。
与天舟货运飞船相比,俄罗斯和美国的货运飞船的交会对接时间要长得多。例如,俄罗斯的进步MS-31号货运飞船,于2023年7月4日发射,飞行了约50小时,才完成与国际空间站的对接。而美国的货运龙飞船,从2024年3月22日发射到与国际空间站对接,飞行时间接近40小时。无论是天舟货运飞船采用的2小时、3小时,还是稍微慢一些的6.5小时交会对接方案,相较于美国和俄罗斯的货运飞船,我们的飞船都更为高效,能够更快速地完成任务,特别是在需要紧急实验和补给时,能够显著提升空间站的工作效率。
快速交会对接不仅能提升日常的任务效率,在空间站出现紧急情况时也显得尤为重要。如果空间站的推进剂不足,或是发生其他紧急情况,我们的货运飞船能够更快速地抵达并进行补给,保障空间站的稳定运行。
当然,俄罗斯的技术水平并不低。尽管进步号货运飞船未采用最短的交会对接时间,其实俄罗斯的联盟号飞船也可以在约3小时内完成对接。例如,联盟号MS-27号载人飞船就是在飞行了约3小时后成功与国际空间站对
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