圖①：中國空間站示意圖。
中國載人航天工程辦公室供圖
圖②：長征七號運載火箭正在進行垂直總裝。
史 嘯攝
5月10日21時22分，伴隨著巨大的轟鳴聲，一道耀眼的光柱劃破夜空，搭載天舟六號貨運飛船的長征七號遙七運載火箭點火發(fā)射，約10分鐘后，天舟六號貨運飛船與火箭成功分離并進入預(yù)定軌道。
椰林間，濱海處，文昌航天發(fā)射場內(nèi)外歡呼聲此起彼伏，人們熱烈慶祝我國載人航天工程進入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首次飛行任務(wù)告捷。
天舟六號貨運飛船是我國空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首發(fā)航天器，是改進型貨運飛船的首發(fā)船，也是天舟六號到天舟十一號組批生產(chǎn)的首發(fā)貨運飛船，承擔(dān)著空間站物資保障、在軌支持和空間科學(xué)試驗的任務(wù)。
天舟六號為中國人的太空之家“補貨”，新包裹里藏著哪些驚喜？又將給空間站帶來什么支撐？
“帶貨”能力強
貨物裝載能力突破7噸，提供更充足的物資保障支持
天舟六號最大的特點是噸位更高，能裝下更多貨物。憑借貨物裝載能力首次突破7噸，天舟六號一躍成為世界上現(xiàn)役貨物運輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運飛船。
天舟六號里有什么？
飛船裝載了神舟十六號和神舟十七號6名航天員在軌駐留消耗品、推進劑、應(yīng)用實（試）驗裝置等物資。
我國天舟貨運飛船采用貨物艙和推進艙兩艙設(shè)計，貨物艙用于運輸各類物資，推進艙為飛行器提供動力、能源與通信功能，并裝載空間站補加推進劑。
歷次天舟貨運飛船升空的裝載情況，是由空間站不同階段任務(wù)和科學(xué)需求決定的。本次任務(wù)，天舟六號也根據(jù)新階段新需求做出了靈活調(diào)整。
一方面，到了空間站應(yīng)用與發(fā)展階段，空間站姿態(tài)變化調(diào)整相對變少，推進劑消耗也會減少。另一方面，隨著天舟六號升級改進，推進艙騰出了一部分空間來放置原貨物艙設(shè)備，貨物艙就有了更大的容積裝貨，方便攜帶更多物資。
中國航天科技集團五院貨運飛船系統(tǒng)主管設(shè)計師董圣然介紹，通過改進，天舟六號密封艙貨物裝載空間提升了24%，裝載能力由5.5噸增加至6.7噸；天舟六號整船物資裝載能力由6.9噸提高至7.4噸，上行載貨比由0.51提高至0.53。
“帶貨”能力的大幅提升，使得貨運飛船每發(fā)射一次，能為航天員提供更久更充足的物資保障支持。為提高貨物運輸能力，本次任務(wù)天舟六號貨運飛船進行了優(yōu)化改進，將貨運飛船發(fā)射需求由1年2次優(yōu)化為2年3次，有效降低了運輸成本。
本次任務(wù)還有一個顯著亮點，就是天舟六號及后續(xù)型號中，國產(chǎn)型號規(guī)格比例和數(shù)量比例均有大幅提升，實現(xiàn)了關(guān)鍵元器件100%國產(chǎn)化。研制隊伍通過推進系統(tǒng)配置優(yōu)化工作，在提高可靠性的同時降低了成本，滿足了上行遙控要求及下行圖像和載荷數(shù)據(jù)的需求。
空間“裝修”新
優(yōu)化設(shè)計貨物艙和推進艙，大大拓展存儲空間
天舟六號如何改進？主要對貨物艙和推進艙做了優(yōu)化設(shè)計。
科研人員將天舟六號貨物艙的后錐段，由原來的非密封艙改為密封艙，新增的“貨架”大大拓展了貨物艙的存儲空間。同時，原來位于貨物艙后錐段的儀器設(shè)備，為了尋找新的“座位”，則全部下移至推進艙內(nèi)。
騰挪空間，說起來容易，做起來難，處處考驗著航天科研人員的技術(shù)功底和匠心巧思。
面對數(shù)十臺新增的儀器設(shè)備，推進艙必須把這些“乘客”安排穩(wěn)當(dāng)。
“在推進艙構(gòu)型尺寸不變的情況下，艙內(nèi)的配套設(shè)備增加了近50%，新增的大多屬于外形尺寸大、插件布局密、關(guān)聯(lián)設(shè)備多、線纜直徑大的設(shè)備，除了要滿足設(shè)備安裝后整體結(jié)構(gòu)力學(xué)平衡需求，還要預(yù)留足夠的操作空間，用于電纜插接以及電纜網(wǎng)敷設(shè)、固定綁扎，以及滿足高標(biāo)準(zhǔn)的安全性、維修性要求?！敝袊教炜萍技瘓F八院飛船型號副總師曹俊生介紹。
研制團隊為此對推進艙內(nèi)外設(shè)備進行了重新設(shè)計布局，包括連接艙內(nèi)的穿艙管路移至艙外、取消補加層配置、下移儀器圓盤……為了驗證新設(shè)計布局帶來的質(zhì)量特性變化能否適應(yīng)整船力學(xué)環(huán)境，還借助數(shù)字模型仿真試驗，組織完成了推進艙單艙力學(xué)試驗，這是繼天舟一號貨運飛船后再一次開展該類大型試驗。
天舟六號貨運飛船的成功改進，將全密封貨運飛船拓展為標(biāo)準(zhǔn)型（8個貯箱）和改進型（4個貯箱）兩種狀態(tài)。后續(xù)，將根據(jù)空間站補加推進劑的上行需求，由不同型譜的天舟貨運飛船執(zhí)行任務(wù)，為我國空間站長期穩(wěn)定運營提供充足物資保障。
今年距離天舟貨運飛船首飛已有6年。時間拉回至2017年4月20日，天舟一號在文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，驗證了貨物運輸和推進劑在軌補加等多項關(guān)鍵技術(shù)，為我國載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略中第三步空間站研制建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。
細(xì)細(xì)算來，從2021年天和核心艙的發(fā)射拉開空間站建造的大幕，到2022年我國空間站圓滿完成在軌建造，天舟二號至天舟五號共計4艘天舟貨運飛船，不僅承擔(dān)著為空間站運送上下行物資的使命，還于在軌期間率先驗證了空間站多項關(guān)鍵技術(shù)。例如首次利用空間機械臂完成轉(zhuǎn)位試驗、首次實現(xiàn)空間站在軌補加、首次實現(xiàn)2小時快速交會對接等，充分發(fā)揮了貨運飛船的在軌潛力。
入軌精度高
發(fā)射場測發(fā)時間，從7年前的近40天縮短至如今的25天
本次任務(wù)是2023年我國載人航天工程任務(wù)的首次發(fā)射。搭建天地運輸走廊、擔(dān)綱托舉天舟重任的“貨運專列”，依然是長征七號火箭。
長征七號運載火箭是天舟貨運飛船的“老搭檔”。它是為滿足我國載人空間站工程發(fā)射貨運飛船需求，以及兼顧發(fā)射衛(wèi)星等其他任務(wù)需求而研制的新一代高可靠、高安全的中型運載火箭，其入軌精度也是現(xiàn)役運載火箭中最高的，偏差不超過4秒。
從首飛算起，長征七號火箭盡管連戰(zhàn)連捷，仍在堅持技術(shù)創(chuàng)新和全方位改進。中國航天科技集團一院長征七號運載火箭副總設(shè)計師馬忠輝介紹，本次任務(wù)中，研制隊伍對火箭發(fā)動機等產(chǎn)品進行了可靠性提升改進，進一步消除了薄弱環(huán)節(jié)；在測發(fā)流程方面，優(yōu)化了地面測控軟件，進行了單機、系統(tǒng)和全箭驗證，測發(fā)流程可靠性得到進一步提升。經(jīng)過流程的科學(xué)規(guī)劃和優(yōu)化，發(fā)射場測發(fā)時間從7年前的近40天縮短到了如今的25天。
后續(xù)，長征七號火箭還將以每年1到2次的發(fā)射頻率，為我國空間站正常運轉(zhuǎn)提供物資保障。在滿足空間站貨運任務(wù)的同時，長征七號火箭未來還計劃發(fā)射中低軌衛(wèi)星，拓展衛(wèi)星發(fā)射市場。
截至目前，我國所有的天舟貨運飛船都是從文昌航天發(fā)射場點火升空。2016年長征七號運載火箭在文昌航天發(fā)射場首飛成功，標(biāo)志著我國自主設(shè)計建造的新一代航天發(fā)射場正式投入使用。7年來，文昌航天發(fā)射場牢記“每一次任務(wù)都不是往次任務(wù)的簡單重復(fù)”原則，對任務(wù)的新狀態(tài)、新特點進行梳理分析，制定了一系列針對性、操作性強的預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案，做到不放心不放行、不托底不轉(zhuǎn)進、無把握不點火，已經(jīng)形成新一代大、中型火箭高密度發(fā)射能力。
本次任務(wù)中，空間應(yīng)用系統(tǒng)也有相關(guān)部署。據(jù)空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員呂從民介紹，空間應(yīng)用系統(tǒng)通過天舟六號貨運飛船上行實（試）驗載荷、實驗單元及樣品、共用支持類設(shè)備、實驗耗材和備品備件等，共計98件產(chǎn)品，總重量約714公斤。天舟六號與空間站完成快速交會對接后，由航天員將上述產(chǎn)品轉(zhuǎn)運至空間站艙內(nèi)，按飛行任務(wù)規(guī)劃陸續(xù)開展空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力流體物理與燃燒科學(xué)、空間材料科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)試驗等4個領(lǐng)域共29項科學(xué)實驗和應(yīng)用試驗。
版式設(shè)計：沈亦伶
《 人民日報 》（ 2023年05月11日 11 版）