長七火箭再出征 護衛“天舟”送“快遞”

亓俊卿 陳亞偉 錢航

2023年5月10日21時22分，我國長征七號遙七運載火箭（以下簡稱“長七火箭”）托舉天舟六號貨運飛船，在海南文昌航天發射場點火升空，順利將天舟六號貨運飛船送入預定軌道。入軌后，天舟六號貨運飛船順利完成狀態設置，于5月11日5時16分成功對接于天宮空間站天和核心艙后向端口。交會對接完成后，天舟六號貨運飛船轉入組合體飛行段。神舟十五號航天員乘組進入天舟六號貨運飛船，按計劃開展貨物轉運等相關工作。

2021年9月20日15時許，在海南文昌航天發射場，搭載著天舟三號貨運飛船的長征七號遙四運載火箭點火升空

七射利箭，建功蒼穹

此次任務既是2023 年載人航天任務的首戰，也是載人航天工程進入空間站應用與發展階段的首戰，對于全年空間站任務的順利實施至關重要。長七火箭在首飛7 周年之際，用7 次圓滿成功交上了一份高質量答卷。

2023 年，長征七號、長征二號F 運載火箭將先后執行3 次發射任務。作為我國第一型新一代高可靠、高安全的中型運載火箭，長七火箭入軌精度是現役運載火箭中最高的，偏差不超過4 秒，在發射天舟五號貨運飛船的任務中創造了世界最快“太空快遞”“簽收”紀錄。

作為我國第一型“數字火箭”，長七火箭采用全數字化手段研制。此外，長七火箭采取了超嚴的防風、防水、防鹽霧等措施，能夠抵抗8 級大風，可在中雨條件下發射。

在取得連續成功的同時，長七火箭研制隊伍也在持續優化火箭設計和發射場測發流程，對火箭發動機等進行了可靠性提升改進，進一步消除薄弱環節，優化了地面測控軟件，并進行了單機、系統和全箭驗證，測發流程可靠性得到進一步提升。

目前，長七火箭主要承擔“天舟”貨運飛船發射任務，是搭建“天地運輸走廊”的“貨運專列”，以每年1～2 次的發射頻率為我國空間站正常運轉提供物資保障。后續，長七火箭在滿足空間站貨運任務的同時，還將憑借連戰連捷的優異成績，搭載遠征上面級，實現太陽同步軌道9.5 噸的運載能力，積極拓展中低軌衛星發射市場。

自我加壓，跑贏時間

38 天——31 天——27 天——25 天！這是長七火箭自第一發任務以來，發射場工作流程所需時間的變化。

在外行人看來，減少了13 天可能不足為奇。但為了這13 天，長七型號隊伍用了7 年。心有夢而不畏路遠。在這條與時間賽跑的賽道上，長七型號隊伍爭分奪秒。目標是如何一步步實現的？一組數據可以給出答案：

通過對項目的調整、嚴密而靈活的組織，火箭箭體狀態恢復、產品交接、關鍵單機等工作的準備時間，從首飛時的5 天壓縮到了1 天。

通過優化測試項目，火箭吊裝完成后進行的測量、控制、動力等分系統測試，由首飛的9 天縮減到了5 天。

在總檢查階段，從長七遙五火箭開始，減少一次總檢查，并進一步優化流程，縮減了1 天；在加注發射階段，液氧和煤油兩種推進劑從串行加注變為并行加注，使得長七火箭進入發射程序時間縮減4 個小時……

4 天、1 天、4 個小時……時間被一點點“壓縮”出來。現在，長七火箭的發射場工作流程已十分接近國際先進水平。但這不是終點，還要一棒接著一棒跑，實現從追趕到并行再到領跑。

當然，時間的壓縮絕非對流程、步驟的簡單取消，而是在吃透技術的基礎上對流程進一步優化。這不是一朝一夕的權宜之計，而是系統性、整體性的完善。正是7 年的優化流程“接力賽”，最終使長七火箭發射跑贏了時間。

來時路，歷經千辛萬苦；前方路，充滿期冀夢想。一程又一程，天高路遠，闖關渡險，終不改一往無前、馳騁蒼穹的雄心壯志。

智慧火箭，正在走來

發射成功率100%，這是7 年來長七火箭在一次次空間站任務中交出的亮眼的成績單。然而，這支“常勝”團隊并沒有選擇躺在“功勞簿”上，而是朝著運載火箭更為前沿的發展方向——智慧火箭邁開腳步。

隨著信息化、數字化、智能化時代的來臨，智慧火箭也吸引了航天界更多的目光。火箭以精準入軌為終極目標。如今，我們是通過提高火箭可靠性的方式來提高發射成功率，但火箭發射具有高風險的特點，往往那些看似不起眼的異常狀況就可能使任務失敗。智慧火箭能實現智能糾錯，確保火箭安全入軌。這好比人們通過加強鍛煉來抵抗流感，不至于危及生命。同樣，未來，長七火箭在即使有一些“小毛病”的情況下，也能確保任務成功，提高發射成功率。

從完美到更完美，是突破，更是目標。“千里之行，始于足下。”長七型號隊伍圍繞智慧火箭領域正在開展故障診斷、任務重規劃等技術研究，目前原理樣機已經研制完成，在后續的任務中將進行飛行驗證，推動智慧火箭關鍵技術的工程應用與落地。

新船首發，運力提升

“天舟”貨運飛船是世界上運力最大的現役貨運飛船，是我國空間站的“物資補給能手”。天舟六號貨運飛船整體長10.6 米，總重13.5 噸，經過升級改造后，有效裝載容積擴大了20%，載貨能力由原來的6.9 噸提升到了7.4 噸，運載系數已經達到0.55。

隨著上行運輸能力的提升，新批次“天舟”貨運飛船的發射頻次由兩年4 發降低至兩年3發，提高了空間站工程綜合效益。隨著以天舟六號為代表的全密封型譜升級換代，天舟貨運飛船全密封、半密封半開放、全開放3 個型譜結構更為合理、分工更為明晰：全密封型譜滿足空間站常規任務和日常需求；半密封型譜突出大型艙外設備和試驗載荷運輸能力，主要執行應急維修任務；全開放型譜實現超大型試驗載荷整體運輸，支持空間站發展重大科學任務能力。

改進后的貨運飛船不但增強了常規貨物運輸能力， 而且為特殊貨物和試驗載荷運送提供了諸多便利條件。以本次運輸的空間站電推進氙氣瓶組件為例，這一組件重約160 千克，是目前貨運飛船為我國空間站運送的單件最重貨物。

此外，天舟六號采用相控陣中繼終端替代了定向中繼終端，制造周期大幅縮短，成本大幅降低；測控系統軟件和硬件全面升級，完全依靠北斗系統實現自動導航。

團隊在飛船研制過程中積極落實“數字航天”戰略，開展全流程數字化設計生產和仿真試驗工作，單艘飛船的研制周期縮短了6 個月。通過重新設計布局，天舟六號貨運飛船推進艙內貯箱減少了一半。設備的增減并非簡單挪移，而是體現了設計師“螺螄殼里做道場”的匠心巧思。

首訪“天宮”，貨物多樣

作為中國空間站應用與發展階段首次飛行任務發射的航天器，在停靠空間站期間，天舟六號有4 項主要任務：實施物資補給、配合完成空間站組合體姿態和軌道控制、開展空間科學實驗、下行廢棄物并受控隕落。

天舟六號此次運送的物資主要包括服裝、食品、飲用水等。其中，新鮮水果約70 千克，約是天舟五號攜帶水果質量的兩倍。這些水果將同時保障正在空間站中的神舟十五號乘組，以及將要進入空間站的神舟十六號乘組的食用需要。天舟六號的貨物清單里還有一組電推進氙氣瓶，它可以作為空間站燃料推進劑的備份，為空間站日常維持軌道、調整姿態所用的電推進器補充工質，有效節省空間站推進劑消耗。

國家太空實驗室具有平臺規模大、能力可拓展、實驗設施可升級、載荷可更換等優勢，能夠為航天醫學實驗、空間科學研究與應用、航天技術試驗等多個領域的科學實驗和技術試驗提供得天獨厚的條件。此次天舟六號攜帶的貨物中，就包含不少實驗樣品。

空間應用系統通過天舟六號上行實（試）驗載荷、實驗單元及樣品、共用支持類設備、實驗耗材和備品備件等，共計98 件產品，總質量約714 千克。天舟六號與空間站完成快速交會對接后，由航天員將上述產品轉運至空間站艙內，按飛行任務規劃陸續開展空間生命科學與生物技術、微重力流體物理與燃燒科學、空間材料科學、空間應用新技術試驗4 個領域共29 項科學實驗和應用試驗。

空間孵化，實驗支持

除了向太空實驗室運送物資，“天舟”本身也具備開展近地空間搭載試（實）驗的能力。天舟系列貨運飛船秉承“一次飛行，多方受益”的全局發展理念，作為空間“孵化器”和實驗平臺支持新技術、新科學、新應用領域開拓。

本次任務中，天舟六號以開放姿態聯合國內科研院所、大學，開展了超臨界流載荷、“連理衛星”、新型激光雷達3 項在軌飛行試驗。

其中，中科院力學所牽頭研制超臨界流載荷，建立微重力環狀熱毛細對流體系，開展空間熱對流失穩多級演化等科學問題研究。“連理衛星”由大連理工大學設計制造，為20 千克級亞米級高分辨率遙感衛星。中電集團的新型激光雷達采用組合化、小型化設計，作用距離更遠，精度更高。

在軌飛行經驗豐富，是“天舟”團隊的優勢。科研院所、高校的特點則是理念新穎、創新氛圍濃厚。雙方在合作中優勢互補，聯合進行在軌試驗方案設計，既取得了良好的成效，又開闊了思路。

搭載飛行試驗載荷、開展空間技術試驗是“天舟”貨運飛船的主要任務之一。每次飛行任務中，“天舟”都會搭載一些在軌試驗項目載荷。從目前看來，工作很有成效，試驗載荷的質量和數量都在穩步提升。

隨著中國航天科技的逐步提升和國家太空實驗室的投入應用，相信未來數年內，我國將會成功地實現太空探索的新突破。

中國的進步，也必將為人類的探索之路注入新的動力，引領世界航天事業朝著更加輝煌的明天邁進！

（責任編輯：陸艷 郝雅文）