天舟五號(hào)“問天”記

 

南海之濱，清波蕩漾，椰林婆娑。

 

11月12日10時(shí)03分，震天動(dòng)地的轟鳴之后，長征七號(hào)遙六運(yùn)載火箭托舉天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船穿云破霧，直入云霄。

 

中國空間站建成前的最后一艘“貨船”正式起航。

 

此時(shí)，距地球400公里外的中國“天宮”，神舟十四號(hào)航天員乘組正翹首以待，迎接空間站形成“T”字構(gòu)型后首枚航天器的到來。

 

此時(shí)，距海南文昌3000公里外的戈壁灘上，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心也正緊張備戰(zhàn)神舟十五號(hào)載人飛行任務(wù)，期待不久之后6名中國航天員的“太空會(huì)師”。

 

 

11月12日10時(shí)03分，搭載著天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船的長征七號(hào)遙六運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約10分鐘后，船箭成功分離并進(jìn)入預(yù)定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作，發(fā)射取得圓滿成功。新華社記者 蒲曉旭 攝

 

高速、高質(zhì)、高密度

 

發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴震動(dòng)大地，耀眼的尾焰輝映海天，長征七號(hào)火箭成功發(fā)射，將天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。

 

這是中國航天人第五次送“天舟”出征星海。

 

自2017年執(zhí)行天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射任務(wù)起，長七火箭已與天舟貨運(yùn)飛船五度攜手。作為中國新一代中型運(yùn)載火箭，長七火箭總體技術(shù)狀態(tài)逐漸趨于穩(wěn)定，但研制團(tuán)隊(duì)以“打一發(fā)進(jìn)步一發(fā)”為目標(biāo)，不斷向著更精準(zhǔn)、更高效、更可靠加力邁進(jìn)。

 

“空間站任務(wù)環(huán)環(huán)相扣，快速交會(huì)對(duì)接也對(duì)火箭發(fā)射入軌精度提出了更高要求。”航天科技集團(tuán)一院長征七號(hào)運(yùn)載火箭總體副主任設(shè)計(jì)師王夕說。

 

“火箭將貨運(yùn)飛船送至預(yù)定軌道后，一圈軌道周期約5400秒，而我們要求的入軌精度偏差不能超過4秒，這也是中國現(xiàn)役運(yùn)載火箭中入軌精度最高的。”長七火箭主管彈道設(shè)計(jì)師張博戎說。

 

他用投籃來比喻這一飛躍：“以前要求‘精準(zhǔn)投籃’，現(xiàn)在還要‘空心入網(wǎng)’。”

 

為了實(shí)現(xiàn)高精度入軌，長七火箭采用了高精度激光陀螺和光纖陀螺慣性測量組合的設(shè)計(jì)方法。在飛行過程中，控制系統(tǒng)能夠快速為火箭規(guī)劃出最佳飛行路線；“迭代制導(dǎo)技術(shù)”的保駕護(hù)航，還可以幫助火箭提前預(yù)見偏差，實(shí)時(shí)修正，保證入軌精度。

 

經(jīng)過不懈努力，長七火箭入軌精度再提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，托舉天舟五號(hào)，以優(yōu)異的性能投出了一個(gè)漂亮的“空心球”。

 

“從質(zhì)量到流程，我們都要精益求精。”長七火箭總體主任設(shè)計(jì)師邵業(yè)濤說。

 

本次任務(wù)是長征七號(hào)前序多枚火箭任務(wù)的歸納和總結(jié)，在前序任務(wù)“精雕細(xì)琢”的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了10項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，火箭操作的可靠性、便捷性進(jìn)一步提升，從6個(gè)月裝一發(fā)箭，到現(xiàn)在的2個(gè)月裝一發(fā)箭，測發(fā)周期也由最初的42天逐步縮減到27天。

 

作為中國現(xiàn)役火箭中模塊最多、總裝流程最復(fù)雜的火箭，長七系列火箭2021年成功發(fā)射4次，今年已成功發(fā)射3次，迎來了名副其實(shí)的“高密度發(fā)射”。

 

“未來幾年，長七火箭還將為空間站天地物資運(yùn)輸提供保障。”邵業(yè)濤介紹，不僅如此，長七火箭還可發(fā)送其他衛(wèi)星載荷，在中低軌衛(wèi)星發(fā)射中發(fā)揮更廣泛的作用。

 

更快、更大、更全面

 

船箭分離，太陽能帆板展開……天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船入軌后順利完成狀態(tài)設(shè)置，采取自主快速交會(huì)對(duì)接模式，成功對(duì)接于空間站天和核心艙后向端口。

 

 

11月12日，在北京航天飛行控制中心拍攝的天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站組合體完成自主快速交會(huì)對(duì)接示意圖。新華社發(fā)（孫豐曉 攝）

 

從按下發(fā)射按鈕到與空間站交會(huì)對(duì)接，僅用了約2個(gè)小時(shí)，天舟五號(hào)創(chuàng)造了航天器最快交會(huì)對(duì)接的世界紀(jì)錄。

 

“‘快’是天舟系列貨運(yùn)飛船的顯著特點(diǎn)，也是核心難點(diǎn)。”航天科技集團(tuán)五院貨運(yùn)飛船系統(tǒng)總體副主任設(shè)計(jì)師張振華說。

 

5年前，天舟一號(hào)與天宮二號(hào)成功對(duì)接，中國成為世界上第三個(gè)掌握近地快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國家。2021年以來，中國航天人先后放飛天舟二號(hào)、天舟三號(hào)、天舟四號(hào)與天和核心艙交會(huì)對(duì)接，自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)實(shí)現(xiàn)持續(xù)進(jìn)步。

 

“前序型號(hào)的經(jīng)驗(yàn)積累，讓我們有了勇氣和底氣去向更高的山峰進(jìn)發(fā)。”天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船GNC系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師胡海霞說。

 

從6.5小時(shí)到2小時(shí)，天舟五號(hào)將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過程由多圈次壓縮為不到一圈，將多次變軌壓縮為了兩次綜合機(jī)動(dòng)，并在近距離自主控制段減少了多個(gè)用以確認(rèn)飛船狀態(tài)的停泊點(diǎn)。“類似列車減少經(jīng)停車站數(shù)量一樣，接近速度大大加快了。”胡海霞說。

 

快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)的突破，對(duì)中國空間站的長期在軌運(yùn)營具有重大現(xiàn)實(shí)意義——運(yùn)輸時(shí)長的縮短使運(yùn)輸特殊鮮活試驗(yàn)品成為可能，而且能夠極大增強(qiáng)太空緊急救援能力。如果將該技術(shù)應(yīng)用于神舟載人飛船，還將大大減少航天員赴空間站的飛行時(shí)間。

 

不僅如此，天舟五號(hào)的對(duì)接目標(biāo)是達(dá)80噸量級(jí)的空間站組合體。此次任務(wù)的成功，也充分證明了貨運(yùn)飛船對(duì)接機(jī)構(gòu)對(duì)大噸位目標(biāo)的適應(yīng)性。

 

承擔(dān)在中國空間站有人駐留的情況下進(jìn)行的首次貨運(yùn)飛船交會(huì)對(duì)接任務(wù)，天舟五號(hào)同時(shí)具備故障情況下手控遙操作交會(huì)對(duì)接任務(wù)備份能力。

 

 

11月12日10時(shí)03分，搭載著天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船的長征七號(hào)遙六運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約10分鐘后，船箭成功分離并進(jìn)入預(yù)定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作，發(fā)射取得圓滿成功。新華社記者 郭程 攝

 

接下來，神舟十四號(hào)航天員乘組將進(jìn)入天舟五號(hào)，簽收“冒著熱氣”的“家鄉(xiāng)貨”。

 

天舟五號(hào)裝載了航天員系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)、空間應(yīng)用領(lǐng)域的貨物以及試驗(yàn)載荷共計(jì)約5.3噸，攜帶補(bǔ)加推進(jìn)劑約1.4噸，將為神舟十五號(hào)乘組3人6個(gè)月在軌駐留、空間站組裝建造和空間應(yīng)用領(lǐng)域提供物資保障。

 

同時(shí)，天舟五號(hào)還充分利用貨運(yùn)飛船上行運(yùn)力資源，搭載多項(xiàng)試驗(yàn)載荷，支持開展空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)，具備承擔(dān)空間站姿態(tài)軌道控制、并網(wǎng)供電以及空間站遙測、數(shù)據(jù)傳輸支持等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的綜合效益。

 

“它是世界上現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運(yùn)飛船。”張振華說。

 

向天、向月、向未來

 

星河有夢，“天舟”披星而行——

 

天舟五號(hào)升空不久，神舟十五號(hào)載人飛船很快也將發(fā)射，與神舟十四號(hào)乘組“太空會(huì)師”。屆時(shí)，中國空間站將首次實(shí)現(xiàn)6名中國航天員在軌駐留。天舟五號(hào)的物資將為在軌交接后的神十五航天員提供后續(xù)半年最充分、最踏實(shí)的保障。

 

銀月有夢，“天舟”戴月而行——

 

面向未來的載人探月任務(wù)，天舟五號(hào)搭載燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷，計(jì)劃開展中國首次燃料電池空間在軌試驗(yàn)，探求在月夜長時(shí)間無太陽光照等嚴(yán)苛環(huán)境下，宇航燃料電池在微重力等條件下的運(yùn)行特性規(guī)律，為載人探月任務(wù)推進(jìn)提供有力支持。

 

未來有夢，“天舟”載夢而行——

 

在天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船上，還搭載了“澳門學(xué)生科普衛(wèi)星一號(hào)”。它將從天舟五號(hào)上放飛，在太空中向世界奉上“中國科普大片”，展示港澳科學(xué)家深度參與中國航天工程任務(wù)、同心共筑航天強(qiáng)國夢的強(qiáng)大力量。

 

夢想無垠，舟行萬里。

 

這是文昌航天發(fā)射場2022年的收官之戰(zhàn)，也是發(fā)射場所在的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心完成的第200次發(fā)射任務(wù)。

 

1984年，中國自己的第一顆試驗(yàn)通信衛(wèi)星由大涼山區(qū)的高山峽谷中飛上太空，讓電視、電話走進(jìn)了960多萬平方公里土地上的千家萬戶。今天，當(dāng)人們標(biāo)記下“第200次”的刻度時(shí)，用5G手機(jī)收看發(fā)射直播已成為中國人的“日常”。

 

更值得注意的是，從1984年第1次執(zhí)行航天發(fā)射任務(wù)到2016年的第100次發(fā)射，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用了32年；從第100次到第200次，僅用了6年時(shí)間。

 

高密度發(fā)射，意味著航天測試發(fā)射能力的大幅躍升，筑就了太空之夢的堅(jiān)實(shí)底座，向世界展示了中國速度、中國高度、中國奇跡。

 

新一代載人火箭發(fā)射工位、重型火箭發(fā)射工位已在部署，巡天望遠(yuǎn)鏡、載人登月、深空探測、行星探測、空間站建設(shè)應(yīng)用與發(fā)展、低軌互聯(lián)網(wǎng)星座等將接續(xù)鋪開。

 

星辰大海的征途，中國航天仍在繼續(xù)。（記者李國利、張汨汨、米思源、胡喆、趙葉蘋）

 

（李國利、張汨汨、米思源、胡喆、趙葉蘋）