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2次推遲發射之後,中國天舟二號成功升空,天和機械臂將捕獲飛船

在連續2次推遲發射之後,5月29日晚上8:55分,中國天舟二號成功發射,長征七號預計起飛約600秒後船箭分離,預定入軌軌道為200×355km×41.47o。

天舟一號之所以要選擇5月29日晚上8:55分發射,是因為在5月29號UCT 12:47左右,天和核心艙會經過廣西到茂名到東沙西南,天舟二號發射即可快速入軌追趕上天和,完成會面。

顧名思義,天舟是純用來貨運的飛船。這就意味著它相比載人航天的神舟飛船,不必考慮複雜的生命保障系統、再入大氣時的保護系統,也不必攜帶複雜的通訊設備和飛船控制系統,成本大大降低,而運輸的有效重量大大提高。

天舟二號的任務是什麼

天舟二號貨運飛船由貨物艙和推進艙組成,在軌壽命不小於12個月,發射重量13.5噸,運貨能力6.9噸,載貨比超50%,是目前現役運貨能力最強的貨運飛船。

按照任務規劃,天舟二號貨運飛船飛船密封艙攜帶上行貨物重量約 4.69 噸,推進劑 1.95 噸,物資總重近 6.64 噸,共攜帶了160多個貨包、200多件貨物,包括 3 人 3 個月航天員消耗品、2 套艙外航天服、平台物資。

這些物資中有5組20個氣瓶,是空間站的耗材。這些氣瓶看起來和普通的氧氣瓶很像,但材料安全性更好,裡面裝著氧氣、空氣、氮氣等各類氣體,身處真空環境中,人體平時無意識中呼吸的氣體變成珍貴資源,這些氣體將在必要時候要為空間站補足氣壓。還有十幾個水囊,它們不僅是日常用水的一部分,還可以水制電解氧。

不過天舟二號的任務非常重要,不僅是運輸物資,還要進行遙操作交會、前向對介面補加試驗、機械臂轉位試驗等關鍵技術驗證。

我們要知道,天和核心艙包括節點艙、生活控制艙和資源艙三部分,總計有5個對介面,小柱段前端節點艙有4個對介面(1個軸向對介面、1個徑向對介面和2個停泊口,對介面用於載人飛船、貨運飛船及其他飛行器訪問空間站、停泊口用於兩個實驗艙與核心艙組裝形成空間站組合體),資源艙也有一個對介面,另有一個出艙口供航天員出艙活動。

天舟二號配置主動對接機構,具備全方位自主交會對接能力,可多次完成推進劑在軌補加。所以天舟二號要做的第一件事就是與天和號核心艙的資源艙對接,然後對天和號進行後向補加推進劑,再然後就是靜靜地等待神舟12號的到來,宇航員再將生活物資轉移天和核心艙的貨物區。

當神舟12號與節點艙分離之後,天舟二號將與天和號資源艙對介面分離,並繞飛至天和號節點艙重新進行對接,再次進行前向推進劑補加。而在神舟13號到來之後,天舟二號還要進行「機械臂轉位試驗」的技術驗證。

什麼意思呢?我們要知道,「天和」核心艙外有一對大型機械臂,為我國首個具有七個自由度的機械臂,七個自由度意味著什麼?這是對人類手臂的最真實還原。該型機械臂並非固定安裝在艙體表面,核心艙機械臂可以通過末端執行器與目標適配器之間的對接與分離,實現艙體表面爬行轉移,只要有適配器的地方它都可以爬行。從而以一種類似蠕蟲的運動方式移動到空間站的許多部分,進而在更大範圍觸達空間站各艙體外表面。從而在太空可以實現類似人類手臂的運動能力,工作時最長長度可達18米左右、直徑約4米左右,可以在太空抓取物體,方便設備的對接、安裝、變軌、分離等操作。

而天舟二號先行與節點艙分離之後,就會臨時停泊在核心艙外,天和機械臂對天舟二號執行懸停捕獲操作,隨後輔助天舟二號執行轉位對接試驗。在完成了轉位對接試驗之後,天舟二號也就完成了自己的使命。

任務意義是什麼

天舟二號進行的此次試驗,是為了驗證天和核心臂輔助對接技能,以後來訪航天器配置適配器也可與之對接,機械臂也能實現懸停捕獲與輔助對接功能,從而為問天與夢天兩個實驗艙的到來做準備。

「問天」兼有組合體控制與應用實驗功能,也是航天員的工作生活場所和應急避難場所。它的主要任務是支持開展密封艙內專項實驗和艙外試驗,備份核心艙部分平台功能,並配置了主份氣閘艙。而「夢天」的主要任務則是支持密封艙內應用和艙外試驗,並配置了貨物專用氣閘艙,可在航天員和機械臂配合下,支持載荷和設備自動進出艙。

但是問天與夢天兩個實驗艙受限於組合體姿態控制問題無法直接與核心艙側向停泊口對接,而是要先分別與核心艙前向對介面對接,爾後由前向對介面轉位至側向停泊口,這就需要通過天和核心臂來完成轉位對接任務。

可以說,天舟二號貨運飛船任務意義非常重大,此前延遲發射之後,已經影響到了後續的神舟12號飛船任務,原定於6月10日發射的神舟十二號載人飛船,推遲到6月17日發射。

總結

天舟二號的成功發射,也意味著中國空間站建設已經逐漸步入正軌,不需要多久時間,中國的空間站將建設完成,中國將正式進入空間站時代。

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