5月29日晚,我国在海南文昌航天发射场准时点火发射天舟二号货运飞船。这是空间站货物运输系统的第一次应用性飞行。新华社发
5月29日20时55分,我国在海南文昌航天发射场使用长征七号遥三运载火箭,成功发射天舟二号货运飞船。约604秒后,飞船与火箭成功分离,精准进入预定轨道。21时17分,飞船太阳能帆板两翼顺利展开工作。本次任务是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的第一次应用性飞行。
此次发射的天舟二号货运飞船由中国航天科技集团五院抓总研制,是空间站工程在轨组装建造阶段的首艘飞船。天舟二号采用两舱构型,由全密封货物舱和推进舱组合而成,总长10.6米,最大直径3.35米,最大起飞重量13.5吨,物资上行能力达6.9吨,在轨寿命不小于1年,供电能力不小于2700瓦。具备全相位自主交会对接能力,可多次完成推进剂在轨补加。
飞船此行的主线任务是把航天员和空间站所需的物资送上天,物资包括推进剂和货包两大类,货包中有航天员在空间站上所需的生活用品、开展空间科学实验的物资。在轨运行期间,天舟二号货运飞船将保障首批3名航天员进驻空间站,完成为期3个月的驻留任务,并开展遥操作交会、前向对接口补加试验、机械臂转位试验等关键技术验证。
2017年4月20日,天舟一号货运飞船首飞成功,天舟二号和天舟一号在构型上基本一致,但也有新亮点。中国航天科技集团五院介绍,货运飞船的第一个任务是为我国空间站上行物资和补加推进剂,跟又高又大的空间站核心舱相比,更短小精悍,天舟二号的上行物资包括160余件大大小小的货包以及约2吨的推进剂,占了整个货船重量的一半以上。在这些货物中有两件宝贝——两套航天员舱外服,它们是航天员抵达核心舱后执行舱外任务的必备物资。
五院天舟二号货运飞船总设计师白明生介绍,天舟二号在设计上充足表现了中国特色,飞船优化了平台设计,严控平台自身重量,最大限度提高货物运输能力;同时充分整合平台资源,满足空间站推进剂在轨补加、航天员驻留资源补给以及设备维修维护更换等不一样的种类货物运送需求。
五院天舟二号货运飞船总体副主任设计师雷剑宇介绍,天舟二号货运飞船虽然携带大量货物,但所有货物摆放十分规律,货架的所有细节和构型都经过科学分析,中间留出通道,航天员可在货架中顺畅通行,拿取货物。
搭载天舟二号货运飞船的长征七号运载火箭由中国航天科技集团一院抓总研制,是为满足中国空间站工程发射货运飞船而研制的新一代中型运载火箭。记者通过调查了解到,进入空间站运营阶段后,长征七号运载火箭预计将每年保持2次发射的频率。
长征七号火箭总长53.1米,芯级直径3.35米,捆绑4个2.25米助推器,起飞重量597吨,运载能力将达到近地轨道约14吨、太阳同步轨道5.5吨。火箭采用“两级半”构型,达到国外同类火箭先进水平。
2017年4月,长征七号遥二火箭成功将我国第一艘货运飞船天舟一号送入预定轨道。时隔四年后,“太空快递”业务再次开通。在这四年里,长征七号火箭型号队伍开展了大量的优化改进设计,不仅实现了从“零窗口”到“窄窗口”发射的技术跨越,还通过简化、优化箭上测量系统、优化贮箱增压设计等130余项改进,使火箭性能更优,更加有助于批生产和高密度发射。
中国航天科技集团一院有关人员表示,长征七号运载火箭是我国新一代中型运载火箭的基本型,以长征七号火箭为基础,衍生出具备高轨发射能力的长征七号甲火箭。随着两型火箭技术方案的完善和性能的稳定,长征七号系列火箭可逐步替代我国现役长征运载火箭有关型号,成为中国未来航天发射任务的“主力军”,执行更多的重大发射任务。除了空间站建造阶段2年4次发射任务之外,进入空间站运营阶段后,长征七号运载火箭还将每年保持2次发射的频率。
另外,长征七号运载火箭近地轨道运载能力达到约14吨,比传统燃料的运载火箭多出一半以上,不但可以实现大型有效载荷的发射任务,还可搭配上面级或者二级采用多次启动技术,实现太阳同步轨道大型有效载荷或多星组网发射。
5月20日, 中国载人航天工程办公室公布消息:天舟二号货运飞船发射任务,因技术原因推迟实施,发射时间另行确定。
短短数语,却牵动人心!这是我国空间站在轨组装建造的第二次发射任务,承上启下。天舟二号货运飞船将搭载长征七号遥三运载火箭点火升空,与天和核心舱实现对接,为空间站提供物资运输和燃料补加。然而,一切都随着一组参数的异常戛然而止。
无论是前方发射场,还是后方研制车间,火箭抓总研制单位——中国航天科技集团一院的科研人员开启了不分日夜的鏖战,争分夺秒,终于拨云见日,将问题“归零”。
9天后,5月29日晚,长七火箭拔地而起,点亮了文昌航天发射场的夜空,将天舟二号货运飞船成功送入预定轨道。
5月19日下午1时许,长七遥三火箭进入负12小时发射流程。煤油加注、液氧加注,发射依规程按部就班有序进行,传话筒中一句句“正常”不时传来,每一名试验队员各司其职,忙而不乱。大家正在一步步向最后的成功迈进。
21时40分,距离发射不到3个小时,发射指控大厅中的数据信息数据显示:一个压力值参数异常!陡然间,大厅现场陷入一片寂静。
出问题了!那就全力面对吧!一院航天人很快就调整了状态,试验队迅速组织问题排查。一院型号办工作人员任京涛说:“当时没时间想那么多,一心想着快速处理问题,不能让空间站建造任务受影响。”
偌大的火箭,庞大的系统,漏点在哪里?一院动力系统指挥邵业涛说:“我们的低温火箭又将经历一场严酷的考验。”试验队员开始了连续80多个小时的奋战。
火箭上天万万不可有半点闪失。究竟是哪个部分出了问题?一院总体设计部迅速组织试验队员紧急进舱,同时与后端紧密配合,尽快查清故障。
两名试验人员换好服装、戴好面罩,从50厘米见方的舱门钻进了火箭箭体。舱内一片漆黑,氮气吹除的声音震耳欲聋。他们攀爬在箭体结构件上,仔细镇定地摸索着检漏点。
距离下一个发射窗口还有9天,火箭燃料加注、再泄回,这场鏖战,史无前例。长七火箭采用低温燃料发动机,燃料温度低至零下183摄氏度。超低温、憋闷的环境,一名试验队员刚出舱便出现了呕吐症状,第二名队员二话不说继续往里钻。试验队员发现,箭体出现结冰现象,冰块一个接一个。队员们用工具小心翼翼地凿冰,还专门有人拿着兜子接冰,唯恐冰块伤到了其他部件。
5月20日凌晨1时,北京,一院211厂23车间员工宋征的手机突然响了起来。“产品出问题了!”放下电话,宋征火速往单位赶。
车间里,工艺人员、质量人员、生产人员全都在场。短暂的会议后,每个人按照各自任务立即行动。宋征需要乘当天第一班飞机赶往文昌发射场更换出现故障的部件。到了海南,宋征与小组成员制定详细的分解再装方案,连续作战18个小时,完成了产品的全部更换。
5月24日9时,出火箭舱门的那一刻,宋征扶着扶手才得以站稳。那一刻,他紧绷的神经总算得以舒缓,脸上露出了笑容。
“我们都是真正的强者,经得起考验和磨练,抱着必胜的信心,放下心理包袱,全神贯注,全力以赴,最后的胜利一定属于我们!”一院长征七号火箭总指挥孟刚鼓励每一位试验队员。
5月25日,“归零”工作接近尾声,天空湛蓝,云朵无暇。发射塔架上,有的试验队员细心擦拭着火箭整流罩的“罩衣”,有的试验队员用毛巾一丝不苟地擦拭着箭体。精益求精、细致打磨,大家为成功做了万全的准备;不分单位、不分系统,每一位试验队员都把保质量、保成功当成终极追求。
5月26日,模拟发射演练;27日、28日,推进剂加注准备;29日,推进剂加注;29日晚上,发射成功!
历时9天磨砺,长七遥三火箭顺利走完全部流程,最终实现了圆满成功,最终打赢了这场荣誉之战!一院长征七号火箭型号总设计师程堂明说:“这是空间站建造承上启下的关键之战,我们的目标有且只有一个,我们追求的就是‘稳稳的成功’。”
党蓉介绍说,天舟二号货运飞船的块头很大,这一次装载货物总质量达到6.8吨,超过飞船的自重。
党蓉说,对于货运飞船而言,难度比较大的是推进剂补加技术,也就是俗称的“太空加油”技术。这项技术已在天舟一号和空间实验室阶段得到了验证,使货运飞船在交会对接后成为组合体的“加油站”。
在此基础上,科研团队对天舟二号又做了一项技术改进,使货运飞船能够直接进行整个组合体的姿态控制和轨道维持。形象地说,就是“大脑”在空间站核心舱里边,发动机和使用的推进剂在货运飞船这边,货运飞船更像一个“动力舱”。
“大块头”的“大智慧”还体现在,天舟二号货运飞船和载人飞船一样,有快速交会对接能力。天舟二号飞船提前安排好了入轨后的动作时序,能在天上更智能、更快速地“随机应变”,基本上能做到全天候、360度交会对接。相对之前的天舟一号,天舟二号仅用几个小时就能够实现对接,能更好地发挥“快递”功能。