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【川报观察】太空“快递小哥”天舟一号发射成功！“四川造”护航完美配送

2017-04-24 分享
　　川报观察记者　朱雪黎　　
　　“5、4、3、2、1，点火，起飞……“4月20日19时41分35秒，由长征七号运载火箭搭载，我国自主研制的第一艘货运飞船“天舟一号”准时点火升空。作为我国载人空间站工程的重要组成部分，天舟一号货运飞船的主要任务是为空间站运送货物和推进剂等物资，为人类长期留驻太空提供保障。因此，人们将其形象地称为太空“快递小哥”。　 

　　

　　天舟一号总长10.6米，舱体最大直径3.35米，起飞重量约13吨，运送能力6.5吨。是目前我国体积最大、重量最重的航天器。按计划，天舟一号入轨后，将与天宫二号空间实验室先后进行3次交会对接、3次推进剂补给以及空间科学和航天技术等多领域的实验项目。
　　太空“快递小哥”如何确保完美配送？记者从多方获悉，在飞船发射，以及与天宫二号对接的过程中，来自四川的技术和设备保障将发挥重要作用。　
　　货物“大管家”来自四川 
　　6年磨一剑填补国内空白  
　　发射中，中国航天科技集团公司第七研究院（四川航天技术研究院）宇航型号总指挥宋勇、宇航型号技术负责人陈粤海站在海南文昌卫星发射中心第一现场，屏住呼吸静待喜讯传来。“发射圆满成功！”一声高呼，现场不约而同松了一口气，鼓掌欢呼起来。
　　他们带领的这支现场不足10人的小分队，实则扮演着整艘飞船所有装载货物“大管家”的重要角色。
　　飞船运送的货物五花八门，既有航天员在轨生活所需的食品、服装、饮水、空气、医疗用品等消耗类物资，也有各类科研设施设备、空间站维修备品备份等。要将形态各异的货物准确无误送达太空，从包装材料、摆放布局，每一个小环节都是一道大难题。
　　为此，该院6年前就组建起团队，专项研制货运飞船系统工程中一个特殊分系统——货运保障分系统（简称“货保分系统”）。如今，他们的创新研制，填补国内空白，成为中国太空物流“第一单”。
　　太空物流成本很贵，我们既要确保飞船飞行安全，又想最大化利用空间装载率，尽可能降低成本。“该团队设计人员李畅表示，物资装载布局与配平优化是他们攻克的”头号难题“。目前，总长10.6米，舱体最大直径3.35米，运送能力超6吨的飞船配平精度已达到毫米量级。如果将飞船比作一个大型天平，要确保飞行安全，左右必须平衡。平衡状态下，左右的重心线会与中轴线重叠。而飞船配平精度毫米量级，就是指船舱装载货物后，左右的重心线与中轴线的偏差在10毫米以内。这一精度，在国际上也属顶尖水平。
　　往太空送快递，“包裹”包装材料也是“私人定制”。“国内还找不到现成的成熟材料。”该院七部宇航室主任彭志会表示，飞船与空间站对接在轨期间，航天员要进入飞船进行货物的取放，因此新材料必须具备超低有害气体逸出、高效抗菌防霉等性能，不会对航天员产生人体伤害。同时，还要具备高阻燃、燃烧产物低毒及优良的力学性能。为此，他们花费长达3年的时间，成功研制出外部包装所需的特种纤维布和内部所需的特种聚氨酯泡沫。
　　值得一提的是，除了送补给，将空间站内产生的各类生活和试验“垃圾”带回，也是飞船的重要任务之一。为确保航天员能够准确、高效地在飞船内找到所需物品，并能丝毫不差地将废弃物装到船内相应位置，货运保障分系统还可通过智能物资信息管理系统，实现货物全过程可视化、自动化、智能化的双向可追溯管理。　  
　　测控系统近七成“四川造” 　
　　确保飞船永不“失联”
　　地面之间通信联系，可通过手机、网络等实现。而飞船要在太空与地面一直“保持联系”，航天测控通信系统是唯一纽带。 
　　中国电科10所副总工程师柴霖表示，此次参与天舟一号飞船发射以及与天宫二号对接任务的测控通信系统涉及10多个陆基、海基以及天基系统，位于成都的中国电科10所承研的系统占了近70%。
　　其中，包括其部署于三亚、喀什、佳木斯、西沙以及国外等地的多个地面统一测控系统，远望五号、六号、七号船的船载统一测控系统，以及天链一号中继卫星系统地面终端站终端设备和测距转发站等。
　　陆基及船载统一测控系统是飞船入轨、在轨运行、交会对接以及返回阶段的关键测控通信系统，中国电科10所是这些系统研制的国家队和主力军，曾多次100%完成相关航天任务。曾在保障神舟十一号号发射时首次亮相的远望七号航天测量船，此次也将继续发力。　　 
　　按计划，天舟一号入轨后，与天宫二号空间实验室的交会对接将有3次，推进剂补给也将有3次，测控与通信时间较长。如何保障其长时间测控与通信？天链一号中继卫星系统将发挥大功效。 
　　中继卫星一度被誉为“卫星的卫星”，可在地面站无法建立天地链路的轨道弧段，对天舟一号、天宫二号的测控与数据传输，实现对接过程中多目标的测控通信任务。之前，中国电科10所承担了天链一号中继卫星系统三个地面终端站所有关键终端设备的研制。天链一号通过三星组网完成对于全球200公里以上、2000公里以下空间的全轨道覆盖，覆盖率近100%。目前，天链一号中继卫星系统已实现了四星在轨，地面三站组网运行，可进一步有效地支持天舟一号与天宫二号飞行及对接过程中的长时间测控与通信。　  
　　为运载火箭和飞船打造“火眼金睛” 
　　茫茫太空也能“看清路”　  
　　天舟一号发射升空，中国电科10所还承担着为运载火箭打造“眼睛”的任务。
　　“这次我们还为其专门研制了新型产品。”柴霖介绍，10所参加“天舟一号”任务的运载火箭系统设备主要是外测安全分系统的脉冲相参应答机、脉冲应答机综合测试设备、射频光传输设备以及视频光传输设备等，其中脉冲相参应答机安装在运载火箭上，与地面雷达协同完成运载火箭全程实时航迹测量并判定飞行是否正常，直到箭船分离，相当于“眼睛”功能。新型产品在原有成功经验的基础上，针对海南靶场特殊的应用环境采用了全新的三防设计，大大增强了产品对潮湿、盐雾、霉菌等环境的适应性。
    在神舟载人飞船的发射任务中，中国电科10所为运载火箭系统提供的外测系统设备除了脉冲相参应答机外，还有具有更高测量精度的双频应答机，以及保障航天员安全的逃逸指令接收机等关键设备。而天舟一号只载货，不载人，所以只配置了脉冲相参应答机。
　　此次任务中，位于成都的中科院光电技术研究所（以下简称光电所）也参与了飞船“眼睛”的研制。据悉，天舟一号和天宫二号预计于两天后进行第一次交会对接，光电所研制的遥操作摄像机及交会对接激光雷达将在交会对接中承担重要的空间测量任务，确保天舟一号和天宫二号顺利找到彼此，成功牵手。
　　“四川造”助力天舟一号成功发射，除了中央在川科研院所，也不乏本土企业身影。“长虹军工产品又一次出访星际。”长虹军工相关负责人介绍，此次天舟一号任务，长虹提出了包括测量雷达、氧化铍陶瓷夹持杆等在内的多个产品配套。而此前，长虹已先后为我国载人航天工程配套了神舟、天宫等9大系列、5万多只电连接器。
　　“此次配套的测量雷达，也填补了这一领域的国内空白。”据悉，长虹该测量雷达，主要是在发射前100秒为发射指挥中心提供火箭发射初始阶段的实时参数和轨道信息。目前，中国所有航天发射中心都已装备该雷达。
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