天舟五號“問天”記

 

南海之濱，清波盪漾，椰林婆娑。

 

11月12日10時03分，震天動地的轟鳴之後，長征七號遙六運載火箭托舉天舟五號貨運飛船穿雲破霧，直入雲霄。

 

中國空間站建成前的最後一艘“貨船”正式起航。

 

此時，距地球400公里外的中國“天宮”，神舟十四號航天員乘組正翹首以待，迎接空間站形成“T”字構型後首枚航天器的到來。

 

此時，距海南文昌3000公里外的戈壁灘上，酒泉衛星發射中心也正緊張備戰神舟十五號載人飛行任務，期待不久之後6名中國航天員的“太空會師”。

 

 

11月12日10時03分，搭載著天舟五號貨運飛船的長征七號遙六運載火箭在中國文昌航天發射場準時點火發射，約10分鐘後，船箭成功分離並進入預定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作，發射取得圓滿成功。新華社記者 蒲曉旭 攝

 

高速、高質、高密度

 

發動機的轟鳴震動大地，耀眼的尾焰輝映海天，長征七號火箭成功發射，將天舟五號貨運飛船精準送入預定軌道。

 

這是中國航天人第五次送“天舟”出征星海。

 

自2017年執行天舟一號貨運飛船發射任務起，長七火箭已與天舟貨運飛船五度攜手。作為中國新一代中型運載火箭，長七火箭總體技術狀態逐漸趨於穩定，但研製團隊以“打一發進步一發”為目標，不斷向著更精準、更高效、更可靠加力邁進。

 

“空間站任務環環相扣，快速交會對接也對火箭發射入軌精度提出了更高要求。”航天科技集團一院長征七號運載火箭總體副主任設計師王夕説。

 

“火箭將貨運飛船送至預定軌道後，一圈軌道週期約5400秒，而我們要求的入軌精度偏差不能超過4秒，這也是中國現役運載火箭中入軌精度最高的。”長七火箭主管彈道設計師張博戎説。

 

他用投籃來比喻這一飛躍：“以前要求‘精準投籃’，現在還要‘空心入網’。”

 

為了實現高精度入軌，長七火箭採用了高精度鐳射陀螺和光纖陀螺慣性測量組合的設計方法。在飛行過程中，控制系統能夠快速為火箭規劃出最佳飛行路線；“迭代制導技術”的保駕護航，還可以幫助火箭提前預見偏差，實時修正，保證入軌精度。

 

經過不懈努力，長七火箭入軌精度再提升一個數量級，托舉天舟五號，以優異的性能投出了一個漂亮的“空心球”。

 

“從品質到流程，我們都要精益求精。”長七火箭總體主任設計師邵業濤説。

 

本次任務是長征七號前序多枚火箭任務的歸納和總結，在前序任務“精雕細琢”的基礎上，又進行了10項技術改進，火箭操作的可靠性、便捷性進一步提升，從6個月裝一發箭，到現在的2個月裝一發箭，測發週期也由最初的42天逐步縮減到27天。

 

作為中國現役火箭中模組最多、總裝流程最複雜的火箭，長七系列火箭2021年成功發射4次，今年已成功發射3次，迎來了名副其實的“高密度發射”。

 

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

 

更快、更大、更全面

 

船箭分離，太陽能帆板展開……天舟五號貨運飛船入軌後順利完成狀態設置，採取自主快速交會對接模式，成功對接于空間站天和核心艙後向端口。

 

 

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

 

從按下發射按鈕到與空間站交會對接，僅用了約2個小時，天舟五號創造了航天器最快交會對接的世界紀錄。

 

“‘快’是天舟系列貨運飛船的顯著特點，也是核心難點。”航天科技集團五院貨運飛船系統總體副主任設計師張振華説。

 

5年前，天舟一號與天宮二號成功對接，中國成為世界上第三個掌握近地快速交會對接技術的國家。2021年以來，中國航天人先後放飛天舟二號、天舟三號、天舟四號與天和核心艙交會對接，自主快速交會對接技術實現持續進步。

 

“前序型號的經驗積累，讓我們有了勇氣和底氣去向更高的山峰進發。”天舟五號貨運飛船GNC系統副總設計師胡海霞説。

 

從6.5小時到2小時，天舟五號將遠距離導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動，並在近距離自主控制段減少了多個用以確認飛船狀態的停泊點。“類似列車減少經停車站數量一樣，接近速度大大加快了。”胡海霞説。

 

快速交會對接技術的突破，對中國空間站的長期在軌運營具有重大現實意義——運輸時長的縮短使運輸特殊鮮活試驗品成為可能，而且能夠極大增強太空緊急救援能力。如果將該技術應用於神舟載人飛船，還將大大減少航天員赴空間站的飛行時間。

 

不僅如此，天舟五號的對接目標是達80噸量級的空間站組合體。此次任務的成功，也充分證明了貨運飛船對接機構對大噸位目標的適應性。

 

承擔在中國空間站有人駐留的情況下進行的首次貨運飛船交會對接任務，天舟五號同時具備故障情況下手控遙操作交會對接任務備份能力。

 

 

11月12日10時03分，搭載著天舟五號貨運飛船的長征七號遙六運載火箭在中國文昌航天發射場準時點火發射，約10分鐘後，船箭成功分離並進入預定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作，發射取得圓滿成功。新華社記者 郭程 攝

 

接下來，神舟十四號航天員乘組將進入天舟五號，簽收“冒著熱氣”的“家鄉貨”。

 

天舟五號裝載了航天員系統、空間站系統、空間應用領域的貨物以及試驗載荷共計約5.3噸，攜帶補加推進劑約1.4噸，將為神舟十五號乘組3人6個月在軌駐留、空間站組裝建造和空間應用領域提供物資保障。

 

同時，天舟五號還充分利用貨運飛船上行運力資源，搭載多項試驗載荷，支持開展空間科學與技術試驗，具備承擔空間站姿態軌道控制、並網供電以及空間站遙測、數據傳輸支持等能力，能夠實現更高的綜合效益。

 

“它是世界上現役貨物運輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運飛船。”張振華説。

 

向天、向月、向未來

 

星河有夢，“天舟”披星而行——

 

天舟五號升空不久，神舟十五號載人飛船很快也將發射，與神舟十四號乘組“太空會師”。屆時，中國空間站將首次實現6名中國航天員在軌駐留。天舟五號的物資將為在軌交接後的神十五航天員提供後續半年最充分、最踏實的保障。

 

銀月有夢，“天舟”戴月而行——

 

面向未來的載人探月任務，天舟五號搭載燃料電池發電系統載荷，計劃開展中國首次燃料電池空間在軌試驗，探求在月夜長時間無太陽光照等嚴苛環境下，宇航燃料電池在微重力等條件下的運行特性規律，為載人探月任務推進提供有力支持。

 

未來有夢，“天舟”載夢而行——

 

在天舟五號貨運飛船上，還搭載了“澳門學生科普衛星一號”。它將從天舟五號上放飛，在太空中向世界奉上“中國科普大片”，展示港澳科學家深度參與中國航天工程任務、同心共築航天強國夢的強大力量。

 

夢想無垠，舟行萬里。

 

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

 

1984年，中國自己的第一顆試驗通信衛星由大涼山區的高山峽谷中飛上太空，讓電視、電話走進了960多萬平方公里土地上的千家萬戶。今天，當人們標記下“第200次”的刻度時，用5G手機收看發射直播已成為中國人的“日常”。

 

更值得注意的是，從1984年第1次執行航天發射任務到2016年的第100次發射，西昌衛星發射中心用了32年；從第100次到第200次，僅用了6年時間。

 

高密度發射，意味著航天測試發射能力的大幅躍升，築就了太空之夢的堅實底座，向世界展示了中國速度、中國高度、中國奇跡。

 

新一代載人火箭發射工位、重型火箭發射工位已在部署，巡天望遠鏡、載人登月、深空探測、行星探測、空間站建設應用與發展、低軌互聯網星座等將接續鋪開。

 

星辰大海的征途，中國航天仍在繼續。（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）