一路使命必達(dá)
——“快遞小哥”天舟的旅行史

2022年11月12日10時(shí)03分，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船搭載長(zhǎng)征七號(hào)遙六運(yùn)載火箭奔赴太空。12時(shí)10分，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船與在軌運(yùn)行的空間站組合體成功完成自主快速交會(huì)對(duì)接，“地天快遞”僅用2小時(shí)，創(chuàng)造了世界航天史交會(huì)對(duì)接歷時(shí)最短的新紀(jì)錄。天舟團(tuán)隊(duì)自信地表示：“在未來，讓航天員們吃上現(xiàn)做的熱乎餃子也不再是夢(mèng)想。”

天舟五號(hào)是我國(guó)第五位太空“快遞員”。它是為中國(guó)空間站在軌運(yùn)行期間提供補(bǔ)給支持的天舟系列貨運(yùn)飛船，已經(jīng)多次順利完成快遞任務(wù)，為宇航員日常生活、空間站長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)營(yíng)，以及延長(zhǎng)空間實(shí)驗(yàn)室和空間站運(yùn)行壽命提供了可靠保障，也成為我國(guó)載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)入空間站時(shí)代的明證。從2017年“橫空出世”的天舟一號(hào)到目前的天舟五號(hào)，天舟“快遞”使命必達(dá)。以此為標(biāo)志，我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的航天技術(shù)完成了從無到有、從弱到強(qiáng)的蝶變，而每一架天舟飛船，也在此過程中展現(xiàn)了各自的“閃光時(shí)刻”。

天舟一號(hào)：開啟新時(shí)代

2017年4月20日，天舟一號(hào)和長(zhǎng)征七號(hào)共同組成的空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)首次實(shí)用性亮相，這是我國(guó)載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略第二步的收官之作，也標(biāo)志著我國(guó)即將開啟空間站時(shí)代。

天舟一號(hào)與長(zhǎng)征火箭組合體

天舟一號(hào)見證了我國(guó)航天史上的多個(gè)“首次”——它是我國(guó)首次執(zhí)行貨運(yùn)飛船飛行試驗(yàn)任務(wù)、首次在軌實(shí)施飛行器間推進(jìn)劑補(bǔ)加、首次以天基測(cè)控體制為主實(shí)施飛行控制、首次大規(guī)模推動(dòng)核心元器件自主可控、首次開展全自主快速交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)、首次搭載多項(xiàng)空間應(yīng)用與技術(shù)試（實(shí)）驗(yàn)載荷和首次實(shí)施主動(dòng)離軌受控隕落的貨運(yùn)飛船。天舟一號(hào)可以運(yùn)送6噸多的貨物、整船最大裝載狀態(tài)下重量達(dá)13.5噸，“肚大能裝貨”讓天舟一號(hào)成為當(dāng)時(shí)我國(guó)體積最大、重量最重的載人航天器，其搭載的用于在軌試驗(yàn)的幾十臺(tái)載荷設(shè)備也讓“一次飛行、多方受益”成為可能。

在順利完成“零窗口”發(fā)射的同時(shí)，天舟一號(hào)還首次采用了以天基測(cè)控體制為主的設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航天器在軌飛行的關(guān)鍵事件的全程跟蹤。此外，天舟一號(hào)與天宮二號(hào)的交會(huì)對(duì)接采用了快速交會(huì)對(duì)接的方式，從入軌到對(duì)接成功僅用了幾小時(shí)，遠(yuǎn)超先前交會(huì)對(duì)接技術(shù)需要耗時(shí)2天的常規(guī)紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了更快、更舒適、更穩(wěn)妥地運(yùn)輸貨物。

在順利完成與天宮二號(hào)的交會(huì)對(duì)接后，天舟一號(hào)實(shí)施了我國(guó)首次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加，突破和掌握了推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)，為我國(guó)空間站組裝建造和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)掃清在能源供給問題上的最后障礙。在任務(wù)結(jié)束后，天舟一號(hào)首次采用主動(dòng)離軌方式落到預(yù)定海域，既避免自身成為太空垃圾、避開離軌過程中的不可控因素，又能為打造潔凈、安全的太空環(huán)境作出自己的貢獻(xiàn)。

天舟二號(hào)：“三而不竭”

天舟二號(hào)在發(fā)射之前，曾經(jīng)歷了兩次壓力值異常而導(dǎo)致發(fā)射推遲的狀況。不過，頗為曲折的發(fā)射過程并沒有影響天舟二號(hào)的表現(xiàn)，在繼承天舟一號(hào)“衣缽”、完成8小時(shí)自主交會(huì)對(duì)接的前提下，天舟二號(hào)還在離軌前進(jìn)行了兩小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接的在軌試驗(yàn)，驗(yàn)證了自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)。與此同時(shí)，為了提高交會(huì)對(duì)接可靠性，天舟二號(hào)配合航天員完成了手動(dòng)遙控操作試驗(yàn)。與之前航天員在主動(dòng)飛行器上看著目標(biāo)飛行器進(jìn)行操控不同，此次航天員是在空間站上遙控貨運(yùn)飛船與空間站對(duì)接。借由升級(jí)后的航天器之間雙向通信的“空空通信機(jī)”，其傳輸性能從千字節(jié)提升到了兆級(jí)。

在此基礎(chǔ)上，天舟二號(hào)進(jìn)一步打通了天舟與空間站雙向并網(wǎng)供電的能力?？臻g站在軌道運(yùn)行的過程中，不可避免會(huì)存在太陽(yáng)翼帆板陽(yáng)光被遮擋的問題，這會(huì)讓航天器的供電能力暫時(shí)無法滿足特定工作模式的用電需求。在常規(guī)狀態(tài)下，空間站可以為貨運(yùn)飛船供電；而當(dāng)空間站電力不足時(shí)，天舟也能夠“反哺母艦”，為其提供電力。

此外，天舟二號(hào)還檢驗(yàn)了利用機(jī)械臂操作空間站艙段轉(zhuǎn)位的可行性和有效性，從而驗(yàn)證了空間站艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)和機(jī)械臂大負(fù)載操控技術(shù)，為后續(xù)空間站在軌組裝建造積累了經(jīng)驗(yàn)。值得一提的是，從2021年5月29日成功發(fā)射到2022年3月27日撤離天和核心艙組合體，天舟二號(hào)創(chuàng)造了截至目前在軌時(shí)長(zhǎng)世界第二、中國(guó)第一的紀(jì)錄，其間驗(yàn)證了大量的關(guān)鍵技術(shù)，為我國(guó)空間站的建設(shè)立下了汗馬功勞。

天舟三號(hào)：穩(wěn)穩(wěn)的幸福

有了天舟一號(hào)、二號(hào)打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，天舟三號(hào)和神舟十三號(hào)載人飛船共同開啟了我國(guó)整個(gè)天宮空間站的正式運(yùn)營(yíng)。盡管天舟三號(hào)攜帶的物資比天舟二號(hào)上裝載的物資少了兩噸多，但是卻為“常態(tài)化運(yùn)營(yíng)”條件下天舟飛船內(nèi)部的物資裝載順序、所需物資等重要內(nèi)容提供了可借鑒模板。通過采用當(dāng)時(shí)我國(guó)最新研制的新一代全自主交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)，天舟三號(hào)在確保穩(wěn)定的同時(shí)有效提升效率，其從發(fā)射入軌到成功對(duì)接只用了6個(gè)多小時(shí)。

2021年9月16日，天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船與長(zhǎng)征七號(hào)遙四運(yùn)載火箭組合體在轉(zhuǎn)運(yùn)途中（圖片來源：新華社）

如果說天舟二號(hào)是“險(xiǎn)”，那么天舟三號(hào)則是“穩(wěn)”。在天舟三號(hào)發(fā)射之前，文昌航天團(tuán)隊(duì)針對(duì)臺(tái)風(fēng)季節(jié)影響，系統(tǒng)制訂臺(tái)風(fēng)天氣應(yīng)對(duì)策略、午后發(fā)射環(huán)境保障策略等20多個(gè)方案預(yù)案，同時(shí)持續(xù)提升發(fā)射場(chǎng)設(shè)備設(shè)施可靠性，開展了活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)中修、塔架防腐等預(yù)防性檢修檢測(cè)，組織加注系統(tǒng)液氮調(diào)試、測(cè)試廠房空調(diào)聯(lián)試等24項(xiàng)試驗(yàn)……這些詳盡的準(zhǔn)備工作都成了天舟三號(hào)得以順利發(fā)射、穩(wěn)定運(yùn)行并順利完成既定任務(wù)的有力保障。

天舟四號(hào)：更快和更強(qiáng)

在天舟三號(hào)的完美一飛之后，接棒的天舟四號(hào)裝載包括航天員系統(tǒng)、空間站系統(tǒng)、空間應(yīng)用領(lǐng)域和貨運(yùn)飛船系統(tǒng)在內(nèi)的共計(jì)200余套貨物，以及為空間站補(bǔ)充的750千克加補(bǔ)推進(jìn)劑，為宇航員及空間站送上了“大禮包”。這艘當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)現(xiàn)役運(yùn)輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運(yùn)飛船，在交會(huì)對(duì)接的過程中卻呈現(xiàn)出舉重若輕的姿態(tài)——借由可控阻尼的設(shè)計(jì)思路，天舟四號(hào)可以通過緩沖設(shè)施來實(shí)現(xiàn)飛船的安全對(duì)接。

而承擔(dān)天舟四號(hào)飛船發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征七號(hào)火箭，也在長(zhǎng)期的發(fā)射和使用中孕育了進(jìn)一步壓縮整個(gè)發(fā)射和對(duì)接過程時(shí)間的方法。天舟四號(hào)的火箭測(cè)試周期為27天，這一數(shù)據(jù)比長(zhǎng)征七號(hào)首飛時(shí)整整壓減了15天。此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化加注發(fā)射階段測(cè)試工作，將發(fā)射區(qū)總時(shí)間壓減至3天；并實(shí)施液氧煤油并行加注，把發(fā)射日測(cè)試時(shí)間精簡(jiǎn)至8小時(shí)，為高密度航天發(fā)射任務(wù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，極大提升了火箭發(fā)射工作效率。

天舟五號(hào)：最快最聰明

天舟五號(hào)發(fā)射任務(wù)是西昌衛(wèi)星發(fā)射中心組建以來的第200次發(fā)射任務(wù)，而“快”正是此次發(fā)射任務(wù)的主題詞之一。通過優(yōu)化交會(huì)對(duì)接的控制制導(dǎo)策略和減少用以確認(rèn)飛船狀態(tài)的停泊點(diǎn)，天舟五號(hào)從點(diǎn)火發(fā)射到完成交會(huì)對(duì)接全程僅用兩個(gè)小時(shí)，一舉改寫了2020年10月14日俄羅斯聯(lián)盟號(hào)MS-17與國(guó)際空間站的3小時(shí)3分交會(huì)對(duì)接紀(jì)錄。此外，天舟五號(hào)特別配備了天線網(wǎng)絡(luò)，并通過提供專門的測(cè)控與通信信號(hào)傳輸通道與地面建立起高速、暢通的指揮和信息反饋通道。有了這一“中樞神經(jīng)”的加持，天舟五號(hào)也獲得了“最聰明的貨運(yùn)飛船”的評(píng)價(jià)。

2022年12月18日，天舟五號(hào)釋放了“澳門學(xué)生科普衛(wèi)星一號(hào)”，為澳門青少年學(xué)生提供對(duì)地成像、無線電通聯(lián)體驗(yàn)等航天科普活動(dòng)。這是中國(guó)載人航天工程辦公室充分利用天舟貨運(yùn)飛船資源，面向各級(jí)單位開展基于天舟系列貨運(yùn)飛船平臺(tái)搭載科學(xué)技術(shù)試（實(shí)）驗(yàn)和應(yīng)用項(xiàng)目的一次有益嘗試，也是我國(guó)陸續(xù)開展各項(xiàng)在軌科學(xué)試（實(shí)）驗(yàn)的一角。在未來，作為空間站貨物和補(bǔ)給運(yùn)輸平臺(tái)，天舟飛船將以平均每年1～2艘的頻度實(shí)施發(fā)射，為中國(guó)空間站送去更多“宇宙快遞”，創(chuàng)造更多的中國(guó)奇跡。