天舟一號出廠前

　　首次驗(yàn)證“太空加油”

　　專家表示，無論是空間實(shí)驗(yàn)室還是空間站，在近地軌道運(yùn)行都會由于空氣阻力而“掉高度”，如果不能維持高度，其在軌壽命將比較有限。這需要火箭發(fā)動機(jī)適時啟動以保持軌道高度，但是其攜帶的燃料是有限的。這就為被稱為“太空加油”的在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)提出了需求。

　　目前掌握推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)的只有美俄兩國，此次天舟一號的一個重要使命就是驗(yàn)證這項(xiàng)技術(shù)，這也是決定中國未來空間站能否順利發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。為此，先期發(fā)射入軌的天宮二號安裝了一套全新的補(bǔ)加系統(tǒng)，其補(bǔ)加原理類似于油管與油槍的對接，不過精度和密封性要求非常高。

　　專家表示，目前國際上還有一種維持軌道的補(bǔ)充方式，就是貨運(yùn)飛船與空間站對接后，利用自身發(fā)動機(jī)“燒掉”多余的燃料抬高空間站軌道。不過這種軌道維持方式對于飛船的位置、對接口受力都有很高要求，另外這種方式也不夠靈活。

　　現(xiàn)役運(yùn)載能力最強(qiáng)貨船

　　中國計(jì)劃在2022年前后建成空間站，其初步規(guī)模包括一個核心艙和兩個實(shí)驗(yàn)艙，如果想保持航天員長期在軌飛行，貨運(yùn)飛船是必可不少的。

　　專家表示，貨運(yùn)飛船是從載人飛船演變過來的。運(yùn)貨飛船可以運(yùn)輸推進(jìn)劑燃料、維修和更換的設(shè)備、航天員的生活、工作用品以及空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用品等，此外還能用于調(diào)整空間站軌道高度。在20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)和美國開始發(fā)展體積大、壽命長、用途廣的空間站。

　　剛開始時，兩國都是用人貨混裝的載人飛船為空間站提供少量補(bǔ)給，每艘載人飛船一次只能為空間站運(yùn)去幾百公斤的物資，無法滿足需求。蘇聯(lián)率先在聯(lián)盟號載人飛船的基礎(chǔ)上研制了進(jìn)步號貨運(yùn)飛船，其貨艙容積為6.6立方米，運(yùn)載能力為2.6噸，并可進(jìn)行在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加服務(wù)。歐洲的貨運(yùn)飛船叫自動轉(zhuǎn)移飛行器，全長10米，最大直徑為4.5米，重量約10噸，運(yùn)貨能力可達(dá)7噸，是迄今運(yùn)載能力最大的貨運(yùn)飛船，從2008年起到2014年共發(fā)射了5個，但目前已經(jīng)停止建造。

　　美國的“龍”飛船長5.9米，最大直徑3.7米，其運(yùn)送載荷最大質(zhì)量6噸，返回載荷最大質(zhì)量3噸，它也是貨運(yùn)飛船中往地球運(yùn)回物品的高手。此外，美國的“天鵝座”和日本的HTV貨運(yùn)飛船運(yùn)載能力分別為2.7噸和6噸。總體來說，天舟一號的運(yùn)載能力是居于前列的，而在現(xiàn)役貨運(yùn)飛船中其運(yùn)載能力是最大的。

　　工作人員揮舞國旗為天舟一號貨運(yùn)飛船加油。

　　揭秘“天舟一號”飛船里的秘密

　　據(jù)中國科普博覽“一點(diǎn)號”報(bào)道，在2016年相繼完成長征七號運(yùn)載火箭首飛試驗(yàn)、天宮二號與神舟十一號載人飛行任務(wù)后，4月中下旬，將在文昌航天發(fā)射場發(fā)射天舟一號貨運(yùn)飛船，開展貨物運(yùn)輸補(bǔ)給、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加、自主快速交會對接等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)。

　　此次任務(wù)是中國載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段的收官之戰(zhàn)，對于空間站工程后續(xù)任務(wù)順利實(shí)施具有極為重要的意義，將標(biāo)志著中國載人航天工程勝利完成“三步走”戰(zhàn)略中的“第二步”任務(wù)，為空間站建設(shè)任務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

　　隨著大家越來越關(guān)注“天舟一號”與“天宮二號”的對接，這個肩負(fù)航天使命的“天宮二號”再次進(jìn)入人們視線。除了地球觀測和一系列的空間試驗(yàn)，“天宮二號”還有哪些不為人知的“秘密”呢?我們再來回顧一下。

　　量天尺

　　中科院上海光機(jī)所研制的“空間冷原子鐘”搭載“天宮二號”發(fā)射升空，將成為國際上首臺在軌運(yùn)行并開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的“空間冷原子鐘”,同時也是目前在空間運(yùn)行的最高精度的原子鐘。

　　“空間冷原子鐘”將激光冷卻技術(shù)和空間微重力環(huán)境結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)10^-16量級的超高精度(約3000萬年誤差1秒)，將目前人類在太空中的時間計(jì)量精度提高1~2個數(shù)量級。

　　百變金剛

　　開展大Prandtl數(shù)液橋熱毛細(xì)對流穩(wěn)定性相關(guān)問題的研究，研究在空間微重力環(huán)境下熱毛細(xì)對流的失穩(wěn)機(jī)理問題，拓展流體力學(xué)的認(rèn)知領(lǐng)域，取得具有國際先進(jìn)水平的研究成果。突破并掌握微重力環(huán)境下的液橋建橋、液面保持和失穩(wěn)重建等空間實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提升我國微重力流體科學(xué)的空間實(shí)驗(yàn)?zāi)芰图夹g(shù)水平。

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