天和核心艙的太空“中秋禮包”有什麼？怎麼送到？
本報記者 章文 張蕾
《光明日報》( 2021年09月22日 08版)
9月20日下午，伴隨著一陣山呼海嘯般的巨響，長征七號遙四運載火箭托舉著天舟三號貨運飛船成功發射升空。距天舟二號貨運飛船發射3個多月後，天舟“兄弟”再次出征，為天和核心艙送上第二件“包裹”，也是一份中秋“大禮包”，這份禮包將為後續空間站航太員補給工作生活所需的各類物資。
天舟三號貨運飛船帶了哪些貨
天舟三號貨運飛船的主要任務是為空間站運輸、存貯貨物，運輸、補加推進劑，收集、存放廢棄物並帶回大氣層銷毀，天舟三號此行也不例外。天舟三號任務是空間站關鍵技術驗證及建造階段的第二次貨物運輸應用性飛行，貨運飛船為滿載狀態，除了運載可支援3名航太員6個月的在軌駐留物資、空間站備份設備、空間科學載荷等貨物，攜帶補加推進劑等上行物資，還具備停靠期間並網供電能力，可以為空間站提供電力支援。
“天舟三號攜帶的貨物主要包括航太員生活物資、航太飲水、氣體補給、衛生用品、應急儲備物資、出艙消耗品、維修備件和實驗載荷等，與天舟二號基本一致。”航太科技集團五院天舟三號貨運飛船總指揮馮永介紹。其中，氣瓶由特種複合材料製成，可以充至300倍大氣壓力，這樣1瓶氧氣就能供航太員很長時間使用；水箱則用輕質、柔軟材料製成的水囊包裝，不僅可以保證飲水安全，還可以在飲水用盡後更好地收納。
在天舟三號攜帶的貨物裏，最貴重的要數艙外航太服了。它的主要功能是在太空中為航太員供氧、調溫、防輻射等。據悉，這套裝備重達90多公斤，價格也相當昂貴，超過8位數。另據航太五院的專家介紹，貨運飛船系統為了上行運輸這套裝備，專門設計了艙外航太服支架，就是為了保證在運輸過程中不會損壞“一針一線”。
除了這些特殊貨物，天舟三號隨身攜帶的其他貨物都採用標準化、型譜化的貨包裝載。這些貨包不僅具備良好的力學承載性能，還能抗菌、防霉、阻燃、避免有害氣體揮發。“我們的靈感其實來源於螃蟹殼。經過大量探索和試驗，從‘橫行將軍’的殼裏提取出一種特有成分，經過特殊工藝製作，從而研發出性能優異的天舟貨包材料。”航太科技集團五院貨運飛船系統總體主管設計師王冉透露。
在貨物裝載方面，天舟三號充分吸收天舟二號的經驗，並進行了持續優化和改進。據航太科技集團五院天舟三號貨運飛船系統總體主任設計師楊勝介紹，相比天舟二號，天舟三號裝載貨物的密度更大，在發射場安裝貨物的效率更高。“此外，天舟三號運載的物資要滿足航太員6個月的需求，因此它的整船裝載能力更高，裝載的貨包數量比天舟二號增加了25%，而且經過優化設計等‘精裝修’，貨格的‘外墻面’非常美觀，給航太員提供了更加舒適的環境。”
“天眼”護“天舟”， 中國航太科工確保飛行任務“看得見、聽得清”
天舟三號升空，位於海南文昌發射場的兩部固定式脈衝測量雷達，是觀測的第一雙“眼”。這兩部由中國航太科工二院23所研製的測量雷達，主要用於運載火箭發射上升段的外彈道測量，為發射場指控中心實時提供火箭距離、方位、俯仰等精確坐標資訊和徑向速度數據，一旦火箭飛行出現偏移軌道的狀況，即刻就能發現。點火後的數分鐘內，雷達螢幕上一個小點跳動閃耀，畫出線條，記錄天舟三號平穩奔向大氣層。
飛船在發射和飛行過程中溫度變化大、機械衝擊大，加上太空環境複雜，這意味著對晶體元器件的可靠性和穩定性的要求非常高。為確保航太飛行任務能夠“看得見、聽得清”，專家表示，二院203所研製了一系列優質晶體元器件產品。作為空間站任務的關鍵部件，晶體元器件利用石英晶體的壓電效應和頻率特性，像脈搏一樣不停跳動，從而產生穩定的頻率信號，為運載火箭的發射、測控、通信以及飛船在軌飛行、交會對接、返回地面等過程提供了穩定的時間頻率基準，保障飛行狀態全程可控。此外，三院33所研製的石英撓性加速度計還能在太空微重力環境下提供精準的加速度測量，幫助飛行器精準調姿。
中國電科搭建天地“高速公路”，全流程“物流”監控
上天無小事，安全可靠是第一要務。為搭建的天地資訊傳輸“高速公路”，中國電科針對衛星通信系統進行了全新升級：在多地新建了衛通站，並對現有衛星通信設備進行升級改造，用自主研製生產的大功率功放和高速數據機，大幅提升了衛通站的傳輸能力，增強了對任務數據傳輸的保障。
太陽電池陣作為航太飛行器的飛行“翅膀”，能量充沛、安全穩定是核心。針對天舟三號貨運飛船的“大體格”，中國電科採用了國內獨創的半剛性太陽電池陣技術，創新研發了太陽電池陣組裝技術，不僅大幅提高了性能，還降低了太陽電池陣的工作溫度。
在運送過程中，為了實時監控“快遞員”的運送軌跡，中國電科為火箭發射、飛行器入軌、交會對接等全過程，提供了多種類的核心器件——
火箭發射的“安全鎖”——安控系統和遙測雷達。火箭在發射階段具有一定的風險，也直接關係到整個航太發射過程的成敗。中國電科研製的地面安全遙控系統(以下簡稱“安控系統”)和遙測雷達就猶如給火箭發射增添“安全鎖”，確保發射萬無一失。一旦飛行出現異常，安控設備將通過發送特殊指令啟動自毀裝置，最大程度避免火箭墜地造成的危害。專家介紹，中國電科研製的雷達遙測綜合測量系統是國內首部大口徑雷達遙測一體化系統，該雷達突破了多項關鍵技術，技術水準國內領先。
牽送入軌的“風箏線”——通信測控系統。在運載火箭送飛行器入軌的過程中，多型號統一測控系統、遙測系統、系列測控通信設備，編織成高效可靠的“空—地資訊高速公路網”，通過接收和發送指令，精確測量火箭和飛行器的速度、距離、飛行姿態和角度，為火箭發射和天舟三號成功入軌提供精確數據，控制飛行器按照預定軌跡飛行。
交會對接的“智慧眼”——電腦系統。中國電科配備的三維綜合立體顯示系統，可通過三維可視化技術，在交會對接過程中展示實際任務的整體流程和實時場景，使任務過程更加直觀可控，方便地面指揮中心對在軌飛行及交會對接進行控制，為任務執行提供有效依據。
