据中国载人航天工程办公室消息，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。长征七号运载火箭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，于2016年6月25日在海南文昌航天发射场成功首飞。此次飞行任务是我国天舟货运飞船和长征七号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。天舟一号货运飞船发射升空后，将进入高度约380公里的运行轨道，之后将与在轨运行的天宫二号空间实验室进行自动交会对接。

五分钟看天舟一号上天全程

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天舟一号为中国航天“加油”

本报记者 张保淑

《 人民日报海外版 》（ 2017年04月15日   第 08 版）

　　用于发射天舟一号的长征七号运载火箭

　　随着3艘远望号船近日驶离中国卫星海上测控部码头，赶赴预定海域，执行海上测控任务，中国今年最重头的航天计划之一，即天舟一号货运飞船任务进入最后准备阶段。

　　作为中国空间实验室任务的收官之战，即将实施的天舟一号货运飞船任务将对承担未来中国载人空间站货运任务的系统进行全面测试和考验。其中，飞船为载人空间实验室天宫二号进行在轨加注推进剂技术，是测试和考验的重中之重。该项技术的突破将是中国航天继掌握空间交会对接技术之后，具有标志意义的新的里程碑。它将使建设长期驻留、有人照料的空间站具备基本前提，为2020年后建成“太空家园”，催生中国空间站时代奠定基础。　　　　　

　　交会对接再上一层楼

　　在轨加注是指在空间轨道上利用服务航天器对目标航天器进行推进剂补给的在轨操作，其作用类似于“空中加油”，因而也被形象地称为“太空加油”。这项技术对空间站来说之所以重要，是因为太空并非绝对真空，空间站依然会受到微薄空气阻力影响，其轨道高度会随着时间推移而缓慢下降。要维持其轨道高度，就必须消耗燃料来获得上升的推力，而空间站核心舱在发射时携带的推进剂有限，这就需要货运飞船对其进行在轨推进剂加注，持续补充燃料。

　　据天舟一号货运飞船总设计师白明生介绍，天舟一号携带约2吨推进剂对天宫二号空间实验室实施在轨加注，不仅量足够，而且还有备份。这些推进剂是液体燃料，将通过管路注入到天宫二号，而管路连接需要通过空间交会对接来实现。早在2011年，我国就成功实现了首次空间交会对接，掌握了这项堪称万里高空“穿针引线”的太空绝技。

　　然而，在轨补加对交会对接精度提出了更高要求，需要“穿针引线”太空绝技再上一层楼。对此，航天科技集团八院对接机构主任设计师苑会领介绍说，由于要进行液体补加，不能出现任何泄露，这就要求大幅提升对接精度，必须在安装后通过导向板、机构、导向销套3个措施进行校正，以此保证精确插合。

　　为此，设计师采用大量力学、热控等仿真和地面试验验证，确保对接机构产品质量过关。对接机构完全过关、经得起考验意味着不仅对接要天衣无缝，为“太空加油”创造良好条件，同时也能够实现分离。对此，航天科技集团八院对接机构副主任师丁立超介绍说，为确保成功分离，设置了对接机构分离推杆，如出现意外情况，该分离杆便开始工作，克服故障，实现分离。

　　打造一把太空“加油枪”

　　空间交会对接为“空中加油”提供了前提条件，接下来，天宫二号利用压气机将自身贮箱中的气体抽走，贮箱气压随之下降。天舟一号货运飞船上高压气瓶的气体将推进剂从自身贮箱中推出，通过连接管路进入天宫二号贮箱中。上述利用气压差实现推进剂加注的原理其实并不复杂，但是，要顺利完成推进剂从天舟一号到天宫二号的加注还必须研制形成气压差的压气机和打造出一把经得起考验的“加油枪”。

　　天宫二号推进分系统主任设计师江铭伟指出，一般的压气机研制其实并不难，但是天宫二号空间实验室上需要的是小型化、高度轻便的压气机。中国航天科技集团公司第六研究院经过艰苦努力，进行了一系列技术创新，最终使压气机重量被控制在几十公斤，很好地满足了这一要求。“加油枪”只是一个形象的说法，它指的是一个叫做浮动断接器的设备，也是由中国航天科技集团公司第六研究院研制的。该院副院长刘志让介绍说，该设备的特点正如其名，是“可浮动”的，可以最大限度消除天舟一号与天宫二号交会对接偏差对加注可能产生的影响，提高补加的精准性，避免泄漏。

　　江铭伟指出，这些关键设备的研制成功为在轨补加技术的实现打下了坚实基础。此外，还要想方设法优化在轨补加的流程设计，使其一方面更为稳妥，另一方面又不能过于复杂。在轨补加可能出现一些地面没有完全预料的情况，因而必须设置应急情况在轨处置程序，需要进行提前谋划和充分的冗余设计，确保万无一失。

　　卫星加注试验为加油演练

　　“太空加油”是中国航天孜孜以求的技术突破。中国航天在成功掌握空间交会对接技术之后，投入更多精兵强将进行相关技术研发和装备制造，并在天舟一号升空之前已经进行了一次对卫星进行在轨加注试验，并获得圆满成功。

　　2016年6月25日晚，天源一号在轨加注飞行试验系统搭载长征七号运载火箭，在海南文昌航天发射场发射升空，准确进入预定轨道。随后几天，天源一号根据预定计划进行了卫星在轨加注核心关键技术试验与验证，获取了3种贮箱加注全过程的完整视频和相关试验数据。北京航天飞行控制中心对其进行遥测表明，推进剂加注过程稳定，测量与控制精度高，实测结果满足设计指标要求，我国首次卫星在轨加注试验取得圆满成功。这不仅为我国掌握卫星在轨加注技术奠定了坚实基础，而且为天宫二号空间实验室推进剂在轨加注积累了宝贵经验。

　　可以预见，天舟一号即将到来的飞行任务将使中国在轨加注技术进一步得到验证、提升，走向成熟阶段，使我国航天事业跃升到一个新高度，为即将进行的载人空间站建设铺平道路，完成中国航天肩负的国家目标，全面提升中国航天产业国际竞争力。根据加拿大麦克唐纳·德特威勒公司的估算，2012-2020年，可能有100多颗地球同步轨道通信卫星因燃料提前耗尽而失效，替换这些卫星的成本高达300亿-360亿美元。如果能够通过在轨加注系统为这些在轨航天器补充燃料，延长其使用寿命，可以有效降低发射成本。同时，在轨加注将提升我国太空探测实力。在深空探测任务中，火箭因为大范围机动变轨而消耗掉大量推进剂。在轨加注技术可以为空间燃料仓库补加燃料，为深空探测航天器“太空加油”以及为空间轨道转移飞行器的燃料转移提供技术支撑。

　　4月24日，中国航天事业发展将迎来61周年纪念日。经过逾一个甲子的努力奋斗，几代中国航天人把中国太空探测技术推向了世界最前沿。随着天舟一号即将上演的“太空加油”大戏，天宫二号乃至中国航天事业将获得新的推动力。

来源：《 人民日报海外版 》（ 2017年04月15日   第 08 版）

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附录一：天舟一号与以往飞船相比有两大不同

新华网北京4月20日电（韩家慧）我国自主研制的首个货运飞船天舟一号货运飞船20日晚在海南文昌成功发射。天舟一号成功发射有何意义，与以前飞行任务相比有哪些困难和挑战，对此记者采访了北京航天飞行控制中心总工程师助理崔晓峰。

　　从第一次载人航天到天舟一号货运飞船，崔晓峰参与了我国所有载人航天飞行任务。崔晓峰对记者表示，此次天舟一号与以往飞行任务相比有两大不同。

　　其一，使命任务不同。货运飞船要完成的使命是天地之间的货物运输。在空间站运行期间，天地之间的货物运输必不可少的，只有这样才能解决空间站长期运行的货物补给。这次试验就是要解决这一问题，实现这一技术手段。

　　其二，试验重点不同。这次飞行过程中还要进行以前没有过的飞行试验，最主要的是在轨推进剂补加试验，在轨推进剂补加技术是保证空间站在天上长期运行必不可少的技术手段。同时，这次飞行任务将实现快速交会对接试验，试验成功后天地之间往返的时间将大大缩短，宇航员从地面进入空间站时间将从几天缩短到几小时，这也将大大提高航天员的舒适程度。

　　这次飞行任务也面临一些困难和挑战。崔晓峰称，天舟一号货运飞船比以前的飞船更大更重，要完成天地之间货物运输的使命，对它的控制精度要求更高。为了天舟一号和天宫二号在各种条件下实现交会对接，地面要设计规划各种条件下的对接控制策略，在不同发射窗口，初始条件不同，对接控制也不同。飞行控制中心要适应各种情况，提前准备各种方案，完成控制过程。

附录二：解读天舟一号飞行任务七大亮点

新华社海南文昌４月２０日电 题：解读天舟一号飞行任务七大亮点——新华社记者专访货运飞船系统副总设计师徐小平

　　新华社记者李国利、田兆运、王楠楠

　　作为我国载人空间站工程的重要组成部分，我国首艘货运飞船天舟一号承担了为空间站运输货物和“加油”的重任，并负责将未来空间站里的废弃物带回大气层烧毁。

　　中国载人航天科技集团第五研究院货运飞船系统副总设计师徐小平认为，天舟一号的飞行任务有七大亮点。

　　亮点一：首次执行货运飞船飞行试验任务

　　要建造长期有人照料的空间站，就需要输送航天员所需的生活、工作物资和空间站运转所需的推进剂。“天舟系列货运飞船就是面向我国空间站建造和运营物资运输补给任务所研制的全新的载人航天器。”徐小平说，天舟一号物资上行能力超过６吨，是我国目前为止体积最大、重量最重的载人航天器。天舟一号的两舱结构——货物舱和推进舱，最大限度满足了货物装载以及提供能源、控制动力等的需求，做到了简洁却不简单。

　　亮点二：首次在轨实施飞行器间推进剂补加

　　就像汽车需要加油，未来空间站长期在轨也需要“加油”，这项任务就由天舟系列货运飞船来完成。“在天舟一号之前，掌握了在轨推进剂补加技术的国家只有俄罗斯和美国，其中，实现在轨加注应用的只有俄罗斯。”徐小平介绍说，在天舟一号飞行任务中，天舟一号与目前正在轨飞行的我国首个空间实验室——天宫二号将实施我国首次推进剂在轨补加，计划开展多次推进剂补加试验，突破和掌握推进剂补加技术，为我国空间站组装建造和长期运营扫清能源供给问题上的最后障碍。

　　亮点三：首次以天基测控体制为主实施飞行控制

　　以往，我们对航天器的跟踪、测控以及在轨异常的及时监测处置，主要依赖陆基测控站和海基测量船。这就需要耗费大量的人力物力建造、维护地面测控站和海上测量船，研制人员奔波在各个站点之间开展相关试验，并且受到跨国、跨境地域限制。

　　天舟一号货运飞船首次采用了以天基测控体制为主的设计原则。“简单来说，就是将原本在地面或海上的测量系统‘搬’到了天上，避免了在地面或海上的地域限制，实现了对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪，以确保对在轨异常的及时监测处置，降低了人力物力财力等成本。”徐小平说。

　　亮点四：首次大规模推动核心元器件自主可控

　　为了带动元器件自主研制，加速实现元器件的自主可控，提前验证空间站中所用的关键元器件，作为飞行验证平台的天舟一号首次大刀阔斧地使用了七大类国产新研核心元器件。徐小平认为，元器件的自主可控为我国将来的空间站和载人飞船升级换代打下了坚实基础。

　　亮点五：首次开展全自主快速交会对接试验

　　徐小平告诉记者，在天舟一号之前，我国掌握的交会对接技术需要耗时２天左右，天舟一号将开展自主快速交会对接试验，将交会对接的时间控制在６小时左右。快速交会对接的实现，有利于提高飞行器在轨飞行的可靠性，减少交会对接过程中包括轨道控制等在内产生的资源消耗，同时，更大程度保障飞行器，主要是未来空间站的安全，方便空间站突发事件应急处理。一个形象的比喻是，天舟一号跨出了从“普通列车”迈向“高铁”的一大步，能做到更快、更舒适、更稳妥地运输货物。

　　亮点六：首次搭载多项空间应用与技术试（实）验载荷

　　作为往返于天地之间的交通工具，对比神舟系列飞船的“载人”特点，天舟系列货运飞船的主要功能是“运货”。而作为运货的“太空快递员”，“天舟一号在满足运输货物需求的同时，还最大限度地发挥了平台效能。”徐小平说，天舟一号随船搭载了几十台载荷设备，在轨开展十余项载荷试（实）验，实现“一次飞行、多方受益”。

　　亮点七：首次实施主动离轨受控陨落

　　“天舟一号将在飞行任务结束后，经由地面飞控工作人员决策，实施主动离轨，坠落于南太平洋指定海域。”徐小平说，相较于一般卫星在使命完成后，随着推进剂的消耗殆尽而缓慢降轨，最终在大气层烧毁的结束方式，天舟一号首次采用主动离轨方式落到预定海域，既避免自身成为太空垃圾、避开离轨过程中的不可控因素，又能为打造洁净、安全的太空环境作出自己的贡献。

来源：新华网，2017-04-20.

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