亮點(diǎn)三：太空對(duì)接技術(shù)從“普列”時(shí)代跨入“高鐵”時(shí)代

從20世紀(jì)60年代至今，人類已經(jīng)進(jìn)行了上百次交會(huì)對(duì)接活動(dòng)。我國(guó)于2011年～2016年分別實(shí)現(xiàn)了神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)與天宮一號(hào)，神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)的交會(huì)對(duì)接任務(wù)，中國(guó)成為了繼美國(guó)、俄羅斯之后第三個(gè)獨(dú)立掌握近地軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。

目前，2天～3天交會(huì)對(duì)接策略是地面向國(guó)際空間站運(yùn)送航天員的主要方式，包括聯(lián)盟飛船、航天飛機(jī)與國(guó)際空間站及神舟飛船均采用了此方式。但從2012年起，俄羅斯科學(xué)家分別采用進(jìn)步號(hào)貨運(yùn)飛船和聯(lián)盟號(hào)載人飛船與國(guó)際空間站成功實(shí)施了7次快速交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，飛船從入軌到對(duì)接成功僅用時(shí)6個(gè)小時(shí)，快速交會(huì)對(duì)接也逐漸成為國(guó)際航天領(lǐng)域的“時(shí)尚”方式。

“以往神舟飛船的交會(huì)對(duì)接從發(fā)射到具備交會(huì)對(duì)接條件需要大約2天時(shí)間，飛船需繞地球30多圈，過(guò)程中還需要大量的人工參與。”徐小平表示，“本次驗(yàn)證的快速交會(huì)對(duì)接，從入軌到對(duì)接成功僅需要幾個(gè)小時(shí)，飛幾圈就可以了，且以飛船的自主制導(dǎo)和控制為主。”一個(gè)形象的比喻是，天舟一號(hào)跨出了從“普通列車”邁向“高鐵”的一大步，能做到更快、更舒適、更穩(wěn)妥地運(yùn)輸貨物。

那么這種“快速”有什么意義呢？

從任務(wù)角度來(lái)說(shuō)，快速交會(huì)對(duì)接還可保障科研用品，特別是生物制劑等無(wú)法經(jīng)歷長(zhǎng)期運(yùn)輸?shù)呢浧繁M快送達(dá)空間站，這對(duì)某些試驗(yàn)可能是至關(guān)重要，甚至是決定性的。

亮點(diǎn)四：型譜化設(shè)計(jì)讓飛船家族“人丁興旺”

我國(guó)航天界較早使用“型譜”概念的是運(yùn)載火箭，然而，勇敢邁出載人航天器型譜化設(shè)計(jì)第一步的則是天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船。

在我國(guó)載人航天器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，從神舟一號(hào)到神舟十一號(hào)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師們聚焦“載人”這一最主要的特點(diǎn)，用十一戰(zhàn)十一捷的成績(jī)，打造了安全、可靠、穩(wěn)定的載人飛船。但是，神舟系列飛船的設(shè)計(jì)理念，并不能稱為“型譜化”。

所謂“型譜化”，并不是將已有的不同規(guī)格的同類產(chǎn)品簡(jiǎn)單羅列、組合，或者不斷改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的特性、功能，而是以最少數(shù)目的不同規(guī)格產(chǎn)品為標(biāo)志的、能滿足較長(zhǎng)時(shí)期及一定范圍內(nèi)全部使用要求的產(chǎn)品系列。

據(jù)介紹，針對(duì)運(yùn)輸?shù)呢浳锏牟煌愋秃托枨?，天舟系列貨運(yùn)飛船設(shè)計(jì)了“全密封”、“半開放”、“全開放”三種型譜。

其中，全密封貨運(yùn)飛船主要用于運(yùn)輸航天員消耗品、密封艙內(nèi)設(shè)備與試驗(yàn)載荷；半密封貨運(yùn)飛船除了可以運(yùn)輸密封艙內(nèi)貨物外，還可以滿足包括太陽(yáng)電池翼等艙外物資的運(yùn)輸需求；全開放貨運(yùn)飛船主要用于大型艙外貨物的運(yùn)輸。

貨運(yùn)飛船由推進(jìn)艙和貨物艙組成，按照模塊化思路搭建平臺(tái)型譜，設(shè)計(jì)有推進(jìn)艙模塊、密封貨物艙模塊、半密封半開放貨物艙模塊和全開放貨物艙模塊。推進(jìn)艙模塊公用，貨物艙模塊則根據(jù)任務(wù)要求選擇。不同的貨物艙模塊與推進(jìn)艙模塊組合，構(gòu)成“全密封”、“半開放”和“全開放”貨運(yùn)飛船。模塊化設(shè)計(jì)提高了貨運(yùn)飛船任務(wù)適應(yīng)能力，便于任務(wù)拓展，飛船建造類似于搭“積木”。模塊間技術(shù)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)共享和通用，降低了研制成本，縮短了周期，可以通過(guò)有限的飛行試驗(yàn)快速提高平臺(tái)可靠性。

作為首發(fā)貨運(yùn)飛船，天舟一號(hào)設(shè)計(jì)為全密封型譜狀態(tài)。在建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的征途上，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船開啟了載人航天器型譜化設(shè)計(jì)先河，巧妙解決了載人航天器高風(fēng)險(xiǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高要求與小子樣之間的矛盾，讓載人航天器的設(shè)計(jì)更規(guī)范化、更具有預(yù)見(jiàn)性，是載人航天器通用化、批量產(chǎn)、系列化發(fā)展的要求和未來(lái)趨勢(shì)所在。

亮點(diǎn)五：主動(dòng)離軌不給太空“添堵”

自1957年蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星以來(lái)，被送入太空的航天器數(shù)量越來(lái)越多，現(xiàn)在，茫茫太空已經(jīng)呈現(xiàn)出一番群“星”閃耀的景象。但隨著人類航天活動(dòng)的推進(jìn)，太空垃圾開始成為令人頭疼的問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)國(guó)防部公布的信息，直徑10厘米左右的太空物體的數(shù)量約為39000個(gè)，直徑大于1厘米小于10厘米的太空物體大約50萬(wàn)個(gè)，加上6000多顆人類發(fā)射的衛(wèi)星，地球近地軌道的太空早已被密密麻麻的太空物體包圍。太空物體運(yùn)行速度非?？?，即使1厘米的碎片撞擊到航天器，也會(huì)給航天器帶來(lái)滅頂之災(zāi)。

太空垃圾和在軌現(xiàn)役航天器相撞的例子并不鮮見(jiàn)。1994年，一個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上的碎片擊中一顆名為“櫻桃”的法國(guó)衛(wèi)星，導(dǎo)致衛(wèi)星偏離正常軌道。2009年，美國(guó)“銥星33”通信衛(wèi)星與俄羅斯廢棄多年的“宇宙2251號(hào)”在太空相撞，兩顆衛(wèi)星都粉身碎骨，這是人類歷史上首次衛(wèi)星之間的大相撞事件。太空垃圾“肇事”不僅會(huì)讓現(xiàn)役航天器失效，造成經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)碰撞出更多的太空垃圾，進(jìn)一步惡化太空環(huán)境。

目前，世界上不少國(guó)家都在研究如何減少太空垃圾，其中，航天器主動(dòng)離軌技術(shù)有助于減少太空垃圾。徐小平介紹稱，天舟一號(hào)將在飛行任務(wù)結(jié)束后，經(jīng)由地面飛控工作人員決策，實(shí)施主動(dòng)離軌，通過(guò)兩次降軌控制，受控地墜落于南太平洋指定區(qū)域。

相較于一般衛(wèi)星在使命完成后，隨著推進(jìn)劑的消耗殆盡，而緩慢降軌，最終在大氣層燒毀的結(jié)束方式，天舟一號(hào)首次采用主動(dòng)離軌方式，并能受控地落到預(yù)定區(qū)域，既避免自身成為太空垃圾、避開離軌過(guò)程中的不可控因素，又能為打造潔凈、安全的太空環(huán)境作出自己的貢獻(xiàn)。