據中國載人航天工程辦公室消息,天舟二號貨運飛船已于北京時間3月31日傍晚18時40分受控再入大氣層。
再入大氣層的過程中,飛船絕大部分器件被燒蝕銷毀,少量殘骸落入南太平洋預定安全海域。今年是中國載人航天工程立項實施30周年,也是空間站建造之年。目前,工程全線正全力開展神舟十三號返回和空間站建造階段飛行任務各項準備。
就在4天之前,也就是北京時間的3月27日15時59分,天舟二號貨運飛船完成了空間站組合體階段的全部既定任務,順利撤離中國空間站。
隨著天舟二號貨運飛船實施受控離軌,完成再入大氣層任務。我國空間站技術驗證階段的首艘貨運飛船——天舟二號圓滿完成使命。天舟二號在10個月的時間里都做了什么?接下來我們就通過5個問題來為您解答。
首先是第一個問題:天舟二號再入大氣層的落區在哪里?會不會對落區造成影響?
關于落區,根據中國載人航天工程辦公室的消息,在再入大氣層的過程中,飛船絕大部分器件被燒蝕銷毀,少量殘骸落入南太平洋預定安全海域。那么,這部分殘骸會不會對預定海域造成影響?
天舟二號與空間站核心艙脫離后,首先要對它的平臺狀態進行確認。完成確認之后,通過兩次的制動減速,讓貨運飛船從一個圓形軌道逐漸衰減成一個橢圓軌道。
說了半天,再入大氣層的天舟二號到底長什么樣子?它的長度是10.6米,在太陽能帆板全部展開之后,它的寬度可以達到14.9米。貨運飛船分成兩個部分,前半部分是它的貨物艙,直徑3.35米,后半部分是它的推進艙,直徑是2.8米。
天舟二號重約13.5噸,其中載貨量達到了6.8噸,是目前世界上運貨能力最強的貨運飛船。
在天舟二號貨物清單里,既包含航天員生存消耗的物品,也涵蓋做實驗的一些硬件設備,在它40立方米的貨物艙里共有40個貨格。
天舟二號一共有36臺發動機,為它提供了強勁的動力,它的推進艙里一共有8個貯箱,里面裝了3噸的燃料,其中1噸是滿足天舟飛船自身需要,還有大約2噸是要補加給天和核心艙。
在我國空間站建造階段,只有載人飛船需要返回地球,將航天員安全送回家。其他航天器在完成相應使命后,都會選擇再入大氣層進行銷毀。而貨運飛船還有一個重要的任務就是將航天員產生的一些生活垃圾帶離空間站。
天舟二號貨運飛船是我國目前在軌時間最長的貨運飛船,也是我國空間站關鍵技術驗證階段非常重要的組成部分。
從去年5月29日發射升空,到3月31日再入大氣層燒蝕解體,完成使命,天舟二號在10個月的時間里,完成了多項關鍵技術的驗證。
2021年5月29日晚,天舟二號貨運飛船發射升空,它發射升空后的第一件事就是和天和核心艙交會對接,這就驗證了一項關鍵技術——自主快速交會對接。
以往飛船從發射到具備交會對接條件需要大約2天的時間,在這期間飛船首先要把軌道、姿態等數據傳到地面,通過地面進行計算之后再把指令發送給飛船,占用了大量的時間和精力,而天舟二號從發射升空到完成整個交會對接的速度非???,整個過程歷時僅8個多小時,無需地面干預,就像無人駕駛汽車一樣。
天舟二號驗證自主快速交會對接技術后,后續我國發射的貨運飛船和載人飛船都具備了這項能力,不僅縮短了航天員在飛船狹小空間中滯留的時間,同時也可以保證一些對時間要求比較嚴苛的貨物盡快送達空間站,中國載人航天自此邁入了“高速”時代。
天舟二號不僅帶我們進入了載人航天的“高速”時代,還是首艘執行應用飛行的貨運飛船,它不僅攜帶了三名航天員在軌駐留三個月所需的食物和水等消耗品、兩套艙外航天服等共計4.8噸貨物,還攜帶了用于補加給天和核心艙的大約2噸的推進劑。
天舟二號發射后,很快神舟十二號載人飛船就帶著三名航天員來到了空間站,核心艙、貨運飛船與載人飛船首次形成了三艙組合體。
6月17日,神舟十二號載人飛船成功發射,得益于自主快速交會對接技術,神舟飛船發射后約6.5小時便成功與核心艙對接,至此,中國空間站首次形成了三艙結構組合體。
在組合體運行期間,天舟二號為核心艙進行了推進劑在軌補加,并完成了以控制并網、雙向供電并網、網絡代傳等技術的驗證——核心艙可以直接控制天舟二號的發動機,核心艙和天舟二號可以雙向供電,天舟二號可以代替核心艙發送網絡數據,為后續空間站形成“T”字形組合體長期在軌運行打下了堅實的基礎。
在神舟十二號完成了三個月的在軌駐留任務返回地球后,天舟二號開始了它的第三項任務。它從核心艙的后端對接口通過全自動繞飛技術,轉移到了核心艙的前向對接口,這一任務同時驗證了多項關鍵技術。
2021年9月18日,在神舟十二號返回地球的第二天,天舟二號從核心艙后向端口撤離,從核心艙的下方向前方進行繞飛,在太空中轉體180度,完成了一個“調頭”動作,繞到核心艙前再次向核心艙對接。從撤離到再次對接歷時約4小時,整個過程都是由天舟二號自主完成的,為未來空間站艙段的靈活調度奠定了基礎。
天舟二號轉移位置后,從核心艙的前向對接口對核心艙進行了推進劑的補加,進一步檢驗了空間站推進劑在軌補加的能力。除此之外,天舟二號對接前向對接口,還更好地保證了核心艙在與后續發射的神舟十三號對接時的穩定性,提高了交會對接成功率。
除了自己干,天舟二號還要配合別人干。在神舟十三號航天員乘組在軌期間,天舟二號還配合機械臂和航天員,完成了機械臂轉位貨運飛船、手控遙操作等技術的驗證。
2022年1月6日6時59分,空間站機械臂成功完成轉位貨運飛船試驗。轉位試驗中,核心艙、機械臂、貨運飛船互相配合,姿態不斷發生變化,猶如太空中的變形金剛。這是我國首次利用空間站機械臂操作大型在軌飛行器進行轉位試驗,為后續空間站在軌組裝建造積累了經驗。
2022年1月8日7時55分,神舟十三號航天員乘組在地面科技人員的密切協同下,在空間站核心艙內采取手控遙操作方式,完成了天舟二號貨運飛船與空間站組合體交會對接試驗。手控遙操作對于空間站的建造非常重要,是無人來訪飛行器與空間站自動交會對接的備份手段。
天舟二號在軌運行305天,完成了多項關鍵技術在軌驗證。每一項技術驗證的成功,都為空間站未來的正常運營奠定了堅實基礎。
楊勝告訴記者,天舟二號在軌表現可以用三個詞來總結,就是完美、省心、低調。
天舟二號已經再入大氣層,完成了自己的使命。目前,在軌執行任務的貨運飛船只有天舟三號,那么,天舟三號目前正在干什么?隨著空間站的建造,未來貨運飛船又會有什么改變?
目前,天舟三號作為在軌執行任務的唯一貨運飛船,不僅需要承擔天舟二號的職責,還需要做好準備迎接天舟四號的到來。
航天科技集團五院天舟二號貨運飛船系統總體主任設計師 楊勝:天舟三號現在主要任務是作為空間站的一個儲藏室,在神舟十三號返回之后,它也要繞飛到核心艙前向,給天舟四號騰出對接口。
今年年底,空間站將完成建造,與兩個實驗艙組成“T”字形構型,進入運營階段。貨運飛船作為天地間的貨運使者,將按照計劃完成一年兩次的發射任務,每艘飛船需要在軌???個月,來支持空間站的正常運營。同時,貨運飛船還會兼具試驗任務,根據不同的試驗需求,攜帶相應的科學載荷。
航天科技集團五院天舟二號貨運飛船系統總體主任設計師 楊勝:后續的貨運船實驗載荷的占比會越來越高,在運貨的內容和種類上可能有所調整。除了承擔貨物運輸這種任務,在設計的時候也是具備一定的載荷搭載能力,可以開展相應的一些科學應用與實驗。
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