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央广网北京9月21日消息(记者张棉棉 孙鲁晋)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,20日15时10分,搭载天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭,在文昌航天发射场点火发射。15时22分,飞船太阳能帆板顺利展开且工作正常,发射取得圆满成功。

天舟三号货运飞船发射任务取得圆满成功 (记者张棉棉 摄)

据中国载人航天工程办公室消息,天舟三号货运飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于20日22时08分,采用自主快速交会对接模式成功对接于空间站天和核心舱后向端口。

这是中秋节前最为浪漫的团圆。为了本次赴约,天舟三号经历了怎样的过程?

天舟三号作为货运飞船的第二次应用性飞行,与天舟二号一样,天舟三号和空间站的对接也是“全相位全自主快速交会对接方案”,即飞船无论是远距离导引还是近距离交会,都是全自主智能完成,全程无人工干预,天舟三号较天舟二号却有时间上的差别。

北京航天飞行控制中心天舟三号任务总师邹雪梅介绍,时间差只是初始条件不同而无能力高低之别。她说:“这一次天舟三号的交会对接比天舟二号提前约70分钟,主要原因是上一次受光照条件的约束,不是技术上的制约。”

相较于天舟二号,天舟三号升级了多项技术和优化了配置,如将制导导航与控制系统的控制器硬件进行了性能升级,计算能力大幅提升,控制器软件优化设计了多项功能,进一步提高了飞船在复杂工况下的全自主能力。

中国航天科技集团五院天舟三号货运飞船总指挥冯永表示,天舟三号配置进一步优化,增删和升级了部分设备,在提高系统可靠性的同时也降低了成本。冯永说:“我们采用了全自主方式,就是地面不用发一个指令,仅靠货运飞船自己就可以完成交会对接。整个过程可能要经历远距离、大距离的追击,然后会到一个停泊点的位置去检查一下状态,整理一下行装继续追,在5公里、400米、200米,最后在19米交会对接。”

天舟三号与天和核心舱的成功对接全面验证了各项技术升级的正确性,是全相位全自主快速交会对接技术的又一次成功实践。天舟三号与天和核心舱完成交会对接后,神舟十三号载人飞船也将到访天和核心舱,届时与已在核心舱前向对接口的天舟二号货运飞船形成四器在轨的构型。那么,如何保证测控工作的顺利进行?

邹雪梅介绍:“这是一个新的构型,在测控资源的分配上、在控制指令生成上都会有许多新的挑战,也有很多新的风险。我们地面的这一套飞行控制系统要经受新的考验,因为它是四器在上面,下行数据量会更大,上行的控制指令的生成会更加复杂。我们有一套自动规划系统来完成相应的分配,进行指定的生成,还有在轨状态的监视判断,我们也借助于状态监视判断故障自动诊断系统去做这些工作。”

随着空间站从建造阶段到长期运营阶段的过渡,在已经实现的设计、测试、发射等流程标准化基础上,货运飞船系列型谱将趋于标准化。北京航天飞行控制中心空间站任务总师孙军说,本次天舟三号货运飞船交会对接成功,不但为后续神舟十三号任务提供物资保障,还将对整个空间站任务进行继续验证,以适应空间站长期高频次货物运输需求,助力中国空间站的建设与发展。

孙军说:“以后的意义就是为下一步神舟十三号打下基础,因为神舟十三号的人要在上面待半年,吃喝用度这些东西都得要靠天舟三号。在空中站建造的阶段,所有的任务都是有逻辑关系的,都是环环相扣的。”

作为货运飞船,天舟三号的主要任务是运送物资了。被称作“太空快递员”的它这次都给空间站带去了什么?在天舟三号与天舟二号和天和核心舱组合体团聚后,后续还有哪些重要任务?

货运飞船主要任务是为空间站运输、存贮货物;运输、补加推进剂;并将废弃物收集、存放,带回大气层销毁,天舟三号此行也不例外。天舟三号任务是空间站关键技术验证及建造阶段的第二次货物运输应用性飞行,货运飞船为满载状态,运载了可支持3名航天员6个月的在轨驻留物资、空间站备份设备、空间科学载荷等货物。此外,还携带了补加推进剂等上行物资,在停靠期间还具备并网供电能力,可以为空间站提供供电支持。

航天科技集团五院天舟三号货运飞船总指挥助理邓凯文介绍:“一类是航天系统的,一类是空间应用实验的,一类是空间站的,完全能够保障航天员3人在轨6个月的使用,同时也满足应急情况下,3人45天的用量。”

天舟三号货运飞船中,相比天舟二号带的水多了40%,其他物资也根据航天员在太空中比此前多一倍的时间而作出了调整,有多就有少,天舟三号货运飞船中,又少了哪些货物?

邓凯文介绍:“天舟三号货运飞船相对于天舟二号最大的一个差别在于取消了4个推进剂储箱,因为天舟二号上行运输了为空间站提供两吨的补加,目前根据在轨的实际需求,我们就携带了750公斤的推进剂,完全可以满足天舟二号、天舟三号、核心舱的组合体运行和保障神舟十三号载人飞船之后的各项操作工作。”

除了推进剂方面的变化,在天舟三号上,北斗导航也开始发力。邓凯文介绍:“天舟三号的北斗机已经有备份,天舟二号的北斗机器是一台,我们现在配备了两台,作为最充足的备份。基本上天之后,不管是对我们自己的绝对位置,还是和空间站组合体建立链路连接之后形成的相对位置都能达到更精准和更可靠。”

据介绍,在充分继承天舟二号货运飞船研制和飞行成果的基础上,天舟三号货运飞船还开展了系统优化设计,简化平台配置,提高运输效率,推动元器件自主可控,因而具有贮箱动态调整、持续提高元器件国产化率和优化设备配置三个显著的任务特点。

天舟三号在发射后6.5个小时左右,与核心舱和天舟二号的组合体在太空中团圆,进行全相位全自主快速交会对接,共同度过美好的中秋佳节。虽然天舟三号已经就位,并不代表天舟二号就可以从此放假了。邓凯文表示,天舟二号接下来还有不少的工作有待开展。“天舟二号等神舟十三号乘组上去之后还会做机械臂转位实验,主要是为后续实验舱一和实验舱二上天之后形成最终组合体再做一些实验准备。另外天舟二号还承担着废物下行等工作,它的任务还是很重的。”

值得注意的是,天舟三号货运飞船是空间站建造阶段的第二艘货运飞船,也是组批生产货运飞船的第一艘。之所以组批生产货运飞船,就是为了满足以后的密集发射,也就是从天舟二号到天舟五号。

冯永透露,后期将考虑货运飞船的返回能力。他说:“因为天舟三号是造访核心舱的第二艘货运飞船,随着技术的成熟,它的制造能力、运载能力以及快捷程度都有很大程度的提高。后期我们还在为货运飞船的运载能力再做深入研究,以及增加它的返回能力,这些方面我们都在考虑。在不远的将来,我想这些技术都会实现。”

回顾天舟三号发射升空精彩瞬间

长征七号遥四运载火箭发射(图片来源:北京测量通信总体研究所)

在阖家团圆的中秋佳节来临之际,天舟三号为坚守太空岗位的天和、天舟二号两位好兄弟,送上了来自家乡亲人们的中秋问候和“惊喜大礼”。

长征七号遥四运载火箭发射(图片来源:北京测量通信总体研究所)

20日15点10分,在文昌航天发射场,搭载着天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭呼啸着拔地而起,碧海蓝天之间,火箭的烈焰之后,仿佛一轮新的太阳冉冉升起。约597秒后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。15时22分,飞船太阳能帆板顺利展开且工作正常。西昌卫星发射中心主任邓洪勤宣布:“此次发射取得圆满成功!”

长七火箭是我国新一代中型运载火箭,自首飞以来共执行了三次天舟系列货运飞船发射任务,向空间站及空间实验室运送货物和推进剂等物资。火箭采用“两级半”构型,总长53.1米,芯级直径3.35米,捆绑4个直径2.25米的助推器,起飞重量597吨,运载能力近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨,达国际同类运载火箭先进水平。

作为我国第一型“数字火箭”,长七火箭采用全数字化手段研制,采用无毒无污染的液氧煤油推进剂,还有全新的布局。此外,长七火箭采取了超严的防风防水防烟雾等措施,能够抵抗八级大风,可在中雨条件下发射。超强的配置赋予了“憨厚靠谱的长七”风雨无阻的能力。

在本次任务中,长七遥四运载火箭入轨精准、动作完美。西昌卫星发射中心总工程师钟文安说:“这是整个空间站建造在海南发射场建设飞行过程中唯一的一次飞船、火箭跟地面设备一个多月以来没有任何故障,加注过程中没有一点毛刺,过程和结果都非常圆满。”