出品：科普中國(guó)

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　　監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

　　兩次推遲后，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船順利發(fā)射，迎來“穩(wěn)穩(wěn)的幸?！保鞂m空間站將迎來首位客人。

　　“天舟二號(hào)”貨運(yùn)飛船與“天舟一號(hào)”飛船相同，長(zhǎng)10.6米，最大直徑3.35米，最大裝載狀態(tài)下重達(dá)13.5噸，最大貨物運(yùn)載能力為6噸。

　　搭載“天舟二號(hào)”的長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭是我國(guó)新一代中型運(yùn)載火箭，起飛重量594噸，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)14噸，僅次于搭載天和號(hào)的長(zhǎng)征五號(hào)B型運(yùn)載火箭，是我國(guó)今后向空間站運(yùn)送物資補(bǔ)給的主力。

　　“天舟二號(hào)”的任務(wù)是向天宮空間站運(yùn)輸物資補(bǔ)給，主要包含了航天員入站后所需的生活物資和科研實(shí)驗(yàn)耗材，以及由我國(guó)自行研發(fā)的“飛天”艙外航天服，為航天員在空間站的生活和科研任務(wù)提供物資保障。這也是首次給天宮空間站提供補(bǔ)給。

　　在廠房中的“天舟二號(hào)”貨運(yùn)飛船（圖源：中國(guó)航天科技集團(tuán)）

　　而“天舟二號(hào)”的任務(wù)，遠(yuǎn)不止送貨。

　　我國(guó)近地軌道載人航天器的發(fā)射任務(wù)，通常會(huì)將載荷先送入一個(gè)近地點(diǎn)200km，遠(yuǎn)地點(diǎn)400-500km的橢圓軌道，隨后載荷依靠自身動(dòng)力進(jìn)入距地高度為400km多的圓形軌道開展任務(wù)，此次天和號(hào)核心艙也是如此。

　　在400km高的太空中，仍有極為稀薄的空氣，帶來的阻力會(huì)不斷降低空間站的軌道高度，因此需要定期點(diǎn)火，將軌道重新抬升，方可維持其長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行?！疤熘鄱?hào)”除了貨運(yùn)之外的任務(wù)，就是利用貨運(yùn)飛船的動(dòng)力來維持空間站的軌道，而空間站自身的發(fā)動(dòng)機(jī)作為備份使用。為了給空間站核心艙攜帶盡可能多的科研設(shè)備，因此其攜帶的燃料總量有限，并不能長(zhǎng)時(shí)間維持在軌運(yùn)行。

　　除此之外，作為第一艘與天宮空間站對(duì)接的飛船，“天舟二號(hào)”還要為后續(xù)任務(wù)“探路”，進(jìn)行一系列技術(shù)驗(yàn)證。

　　首先就是“遙操作交匯”。通俗來講，就是待神舟十二號(hào)航天員進(jìn)駐空間站后，“天舟二號(hào)”會(huì)暫時(shí)脫離天和號(hào)核心艙，然后由站內(nèi)航天員遙控“天舟二號(hào)”與空間站進(jìn)行交匯對(duì)接操作。這是為了模擬當(dāng)貨運(yùn)飛船的自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，如何將其與空間站進(jìn)行對(duì)接。

　　空間站在軌運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十余年，在此期間會(huì)有大量的載人和貨運(yùn)飛船與空間站進(jìn)行對(duì)接，其間難免會(huì)出現(xiàn)一些小問題。例如2021年2月，進(jìn)步MS-16號(hào)貨運(yùn)飛船為國(guó)際空間站提供貨物補(bǔ)時(shí)，由于其對(duì)接天線出現(xiàn)了損壞，導(dǎo)致其自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)無法工作，最終由國(guó)際空間站上的宇航員遙控操作才成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)接。

　　對(duì)接天線受損的進(jìn)步MS-16號(hào)飛船，紅圈處即為受損的天線（圖源：NASA）

　　除了“探路”之外，“天舟二號(hào)”貨運(yùn)飛船還擔(dān)負(fù)著為核心艙進(jìn)行燃料補(bǔ)加的任務(wù)。

　　一開始，“天舟二號(hào)”會(huì)從尾部向核心艙補(bǔ)給物資、補(bǔ)加燃料，這是因?yàn)楹诵呐摰那跋驅(qū)涌谝艚o后續(xù)發(fā)射的神舟十二號(hào)飛船。待神舟十二號(hào)完成任務(wù)并脫離空間站返回后，“天舟二號(hào)”將再一次與核心艙短暫分離，并轉(zhuǎn)移至神舟十二號(hào)的前向?qū)涌谂c核心艙進(jìn)行對(duì)接，并再一次為核心艙進(jìn)行燃料補(bǔ)加實(shí)驗(yàn)，這是為了驗(yàn)證前向?qū)涌诘娜剂涎a(bǔ)加功能是否正常。畢竟在空間站運(yùn)行期間會(huì)出現(xiàn)兩艘貨運(yùn)飛船同時(shí)對(duì)接的情況，此時(shí)就需要有兩個(gè)對(duì)接口均具備為核心艙加注燃料的功能才行。

　　給核心艙加完“油”后，“天舟二號(hào)”還要客串一把“問天”和“夢(mèng)天”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，進(jìn)行機(jī)械臂轉(zhuǎn)位實(shí)驗(yàn)。根據(jù)空間站的建設(shè)計(jì)劃，后續(xù)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙在發(fā)射后將首先與天和號(hào)核心艙的前向?qū)涌谶M(jìn)行對(duì)接，以求減小對(duì)接時(shí)給核心艙帶來的沖擊。隨后，天和號(hào)核心艙上的機(jī)械臂將會(huì)“抓住”實(shí)驗(yàn)艙，并將其轉(zhuǎn)移到側(cè)面的停泊對(duì)接口對(duì)接。在實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射之前，我們就可以先用重量略輕的“天舟”貨運(yùn)飛船客串一把實(shí)驗(yàn)艙，用機(jī)械臂“抓著”貨運(yùn)飛船把它從前向?qū)涌谵D(zhuǎn)移到側(cè)面去，為今后實(shí)驗(yàn)艙對(duì)接做預(yù)演，確保后續(xù)的空間站建設(shè)萬無一失。

　　雖然“天舟二號(hào)”的定位是“貨運(yùn)飛船”，可它并不只執(zhí)行貨運(yùn)任務(wù)。在未來，它將與“神舟十二號(hào)”載人飛船聯(lián)手為我們帶來精彩的太空實(shí)驗(yàn)。

　　雖然天宮空間站還沒有完全建成，在這一過程中對(duì)于沒有大型空間站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的我們而言還存在很多未知困難和挑戰(zhàn)，但我們相信，在不斷地借鑒、探索、磨煉中，我們能夠建成一座成熟且先進(jìn)的空間站，擔(dān)負(fù)起應(yīng)有的太空責(zé)任，并為人類和平利用太空這一命題交出中國(guó)答卷。

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