天舟三號：為空間站送去“驚喜禮包”

文/ 楊成

為空間站運輸貨物和補加推進劑，并將空間站廢棄物下行帶回。一去，一回，就是天舟貨運飛船最樸素的使命。

9 月20 日，由航天科技集團研制的天舟三號貨運飛船啟程，浪漫的中國航天人向空間站送上了來自祖國的“驚喜禮包”。

按照工程總體飛行任務規(guī)劃，空間站關鍵技術驗證及建造階段會發(fā)射天舟二號至天舟五號4 艘貨運飛船，貨物艙均為全密封狀態(tài)?！疤熘鄱枴币延? 月29 日成功發(fā)射，“天舟三號”是本階段第二艘執(zhí)行應用性運輸任務的貨運飛船。

天舟三號貨運飛船整船構型設計與“天舟一號”“天舟二號”一致，全長10.6 米，最大直徑3.35 米，由貨物艙和推進艙兩艙組成。但是，它的“內在氣質”又有很多不同，開展了系統(tǒng)優(yōu)化設計、簡化平臺配置、提高運輸效率、推動元器件自主可控等工作。

長征七號運載火箭成功發(fā)射天舟三號貨運飛船 宿東攝

不同的組批產品

“天舟二號”產品是“天舟一號”的備份件。從“天舟三號”開始，貨運飛船正式進入組批研制模式。何為組批？天舟貨運飛船電總體主任設計師于磊介紹，研制團隊對天舟三號、天舟四號、天舟五號飛船分別在系統(tǒng)層面和單機層面采用了“三統(tǒng)一”準則：系統(tǒng)層面“統(tǒng)一技術要求、統(tǒng)一驗收要求、統(tǒng)一產保要求”，單機層面“統(tǒng)一設計評審、統(tǒng)一產品備料、統(tǒng)一技術狀態(tài)管理”。

組批模式也意味著設備和整船的滾動備份。同一批次的產品狀態(tài)確定后，下一艘飛船的單機產品作為任務飛船單機產品的備份。在每次任務飛船發(fā)射前，地面都有另外一艘飛船完成產品研制和交付工作。當前，“天舟四號”“天舟五號”正在開展相關的總裝測試工作。

不同的重量

天舟二號貨運飛船的物資重量約6.8 噸，“天舟三號”減少至約5.6 噸。航天員乘組的駐留時間將從神舟十二號任務的3 個月增至神舟十三號任務的6個月，生活工作物資增加了許多，為何總重量卻減少了？天舟貨運飛船系統(tǒng)總體副主任設計師雷劍宇解釋說，這主要是因為天舟三號貨運飛船攜帶的推進劑有所減少。

貨運飛船的推進系統(tǒng)和推進劑補加采用一體化設計，推進劑貯箱數量和推進劑裝載量可根據任務需要進行動態(tài)調整。推進艙具有配置8 個推進劑貯箱和配置4 個推進劑貯箱兩種狀態(tài)，兩種狀態(tài)均具備推進劑補加能力。此次天舟三號貨運飛船配置4 個貯箱。

為什么攜帶更多的貨物，卻少帶了近一半的推進劑？雷劍宇介紹：“目前來看，天和核心艙所需燃料充足，完全可以保障在軌正常運行，因此為了提高天舟三號貨運飛船飛行任務的工程效益，研制人員經過多次論證，決定多帶貨、少帶燃料?！?/p>

不同的貨包

天舟三號貨運飛船的貨包數量更多，樣子更特別、更安全。

“天舟二號”攜帶的160多個貨包，外包裝顏色都是米黃色。神舟十二號載人飛船的3 位航天員反饋，因為顏色都一樣，所以無法快速看出大概的物資類型。此前，盡管貨運飛船打造了數字取貨系統(tǒng)，通過無線射頻技術和二維碼雙管齊下的方式對貨物進行信息識別和管理，但外在的視覺識別不夠明顯。

貨包的顏色很難改變，因為這是特種材料的顏色。這種材料具有高阻燃、抗菌、防霉的優(yōu)良特性。為此，天舟三號團隊提出了給貨包“打蝴蝶結”的方案。本次的貨包數量約200 個，都用彩色束縛帶捆綁了起來，目前帶子的顏色有深藍、淺藍、綠色、紫色、棕色等，不同顏色代表不同種類的貨物。其中，淺藍色代表航天員物資，深藍色代表空間站物資，綠色代表食品等。

為什么不用紅色？雷劍宇說：“紅色在我們宇航領域比較特殊，是上天前要移除的特殊標識，不適宜用于貨物標識。”

“天舟三號”總師助理方方說：“當貨包扎上五顏六色蝴蝶結擺在總裝大廳的時候，仿佛在表達科研人員的心意——貨物，是我們送給航天員的禮物！”

后續(xù)，天舟貨包還將增加彩色卡片，放在貨包表面更加醒目。

“天舟三號”上行貨物均在發(fā)射場交付和安裝。面對新冠肺炎疫情在全國多點散發(fā)的形勢，試驗隊開展上行貨物消殺工作，并在封艙之前對貨物進行核酸檢測，確保萬無一失，真正做到把航天員的生命健康和任務安全放在首位。

貨包的核酸檢測如何做？天舟貨運飛船主管設計師潘威振介紹，試驗隊把海南省文昌市疾控中心的工作人員請到發(fā)射場，他們將攜帶的檢測棉簽、采樣管、密封袋等醫(yī)用物資交給總裝人員完成貨包操作。采樣完成后，工作人員把樣本帶回疾控中心檢測。除了貨包表面，他們還對貨船通道、地板等區(qū)域也進行了重點采樣。

不同的技術動作

相比于本次發(fā)射的“天舟三號”，天舟二號貨運飛船的在軌試驗更顯多樣。天舟貨運飛船主管設計師潘威振介紹，“天舟二號”先繞飛至天和核心艙的前向端口，讓出后向端口，確保“天舟三號”的順利對接。后續(xù)，“天舟二號”還將與航天員配合，完成手控遙操作對接；配合完成首次機械臂轉位試驗，為后續(xù)實驗艙的轉位動作做先行驗證。

為了進一步降低研制成本、優(yōu)化系統(tǒng)配置，天舟三號貨運飛船在現有交會對接敏感器配置方案的基礎上直接減配了微波雷達。此外，在“天舟三號”上，研制人員還將“天舟二號”的分體式激光雷達更改為一體式激光雷達。

不同的流程

在保證測試覆蓋面的情況下，研制人員盡量優(yōu)化研制流程、測試流程及發(fā)射場流程。

天舟貨運飛船電源分系統(tǒng)主任設計師王振緒介紹，“天舟三號”取消了在北京開展的太陽電池翼與艙體大型對接試驗，將這個前后耗時近10 天的大型試驗驗證環(huán)節(jié)、驗證目的進行分解，取而代之的是靈活機動的太陽電池翼部組件級試驗。優(yōu)勢在于，有些組件級試驗可在上海直接開展。

此外，研制人員還對電源分系統(tǒng)分流調節(jié)器的測試流程進行了優(yōu)化，使測試時間縮減80%。與此同時，他們還對滿足一致環(huán)境試驗條件的天舟三號控制單機產品進行了統(tǒng)籌規(guī)劃，“統(tǒng)一控制，統(tǒng)一管理，一人可以負責多臺產品，而原先需要一人或多人負責一臺產品”，天舟三號電源分系統(tǒng)副主任設計師朱超說。

今年的農歷七夕節(jié)，試驗隊舉辦了“寫給天舟三號一封情書”的主題活動，天舟貨運飛船總指揮馮永寫下了6個字：“期待你的精彩”。這也是所有研制人員共同的期待。