两小时对接破世界纪录 天舟五号如何做到?

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  为天宫“送快递”的天舟五号货运飞船2022年11月12日升空,极速在两小时后与中国太空站对接,创造新世界纪录。为什么天舟五号能做到这么快?它还有什么看点?

天舟五号优化制导 减少飞行圈数

天舟货运飞船高10.6米,船身最大直径3.35米,其运载能力,在世界现役货运飞船中排名第一。图为发射前的天舟五号。(网上图片)

  天舟五号是当天上午10时03分由长征七号火箭搭载升空,约10分钟后船箭分离,准确进入预定轨道。中午12时10分,它与中国太空站的后向对接口对接。

  从发射到对接,天舟五号仅用了2小时03分,不单大幅突破以往天舟飞船的6.5小时纪录,还创造了航天器与太空站交会对接的最短时间世界记录。

  此前该记录为3小时03分,由俄罗斯的联盟MS-17号飞船于2020年10月14日创下。

  其实天舟五号能破纪录,并非它飞行的速度特别快,而是它“抄近道”和“减少停站”。

  延伸阅读:为太空站送“速递” 天舟货运飞船有多强?

天舟五号2022年11月12日从海南文昌升空,负责发射任务的是长征七号火箭;该火箭的低地球轨道发射能力达13.5吨。(图片来源:Getty)

  原来以往天舟进入轨道后,会先围绕地球飞行多圈,期间要经过多次变轨,直至“追上”中国太空站。而天舟五号因为制导策略经过优化,把多圈的飞行压缩到半圈,所以它所需的时间,由以往的4小时,大幅减少至大约1小时,期间变轨次数亦从多次减至两次。

  附带一带,在航天术语中,这一阶段的飞行属于“远距离导引”,飞船仍由地面飞控中心人员全面操控。

  当飞船“追上”太空站、到达其附近位置后,便会进入“自主控制”和最后的“对接”阶段,其中对接既可由飞船自主进行,也可由驻守“天宫”的太空人手动操作。

天舟五号验证技术 提高应急救援能力

天舟五号发射两小时后与“天宫”自动对接,比以往的天舟快了4小时。(网上图片)

  另外,当到达中国太空站附近后,飞船以往要先在5公里、400米、200米,以及19米外等多个“停泊站”短暂停留(这是“自主控制”阶段),与“天宫”保持相对位置不变,以便进行后续操作。

  此次的天舟五号减少“停泊点”,“停站”少了,所需时间便由以往的两个多小时,缩减至约40分钟。

  “抄近道”和“减少停站”节省的时间加起来,便是天舟五号能“极速”到达的原因。

驻守“天宫”的太空人为天舟五号到来作准备,他们随后已进入天舟五号“拆快递”。(网上图片)

  当然,天舟五号验证快速交会对接技术,绝不止是要缩短“快递”时间、让太空人吃上更新鲜的食物,相关技术日后肯定将用于载人飞船,既能缩短太空人的飞行时间,又将提高太空紧急救援能力。

  其实两小时交会对接并非天舟五号独门绝技,之前其他天舟均可做到,只是因为该模式对飞船飞行状态要求更高,所以一直没有验证。

  为何选在天舟五号验证?是因为以往天舟与“天宫”对接时,太空站都是无人驻守状态,而这次则有人当值,一旦试验未成功,还可由太空人作手动遥控操作。

天舟五号送6.7吨物资 包括澳门卫星

天舟五号舱内的“快递”摆放整齐,并有明确的标识。(网上图片)

  据悉,天舟五号货运飞船共装载了约6.7吨物资,包括1.4吨推进剂、新鲜蔬菜,以及为稍后神舟十五号任务准备的食品、医药物品、卫生清洁用品等等。

  值得注意的是,物资中还有一颗“立方星”──“澳门学生科普卫星一号(澳科一号)”;它稍后将从“天宫”释放到轨道上。

  刚加入“天宫”的梦天实验室设有货物气闸舱,能在太空释放卫星,节省发射成本。

  延伸阅读:梦天实验舱加入“天宫” 货物气闸舱能释放卫星!

由天舟五号带上太空的“澳科一号”卫星,是澳门政府与国家航天局联合研制。它由A、B两颗星组成,图为其中的B星。(网上图片)

  “澳科一号”是澳门首颗科普卫星,大小只有10公分×20公分×40公分,重十多公斤,搭载有光学照相机和无线电装置,方案是从澳门中学生中征集选出;它进入轨道后可让学生开展直播实验、观察地球等任务。

  天舟五号与中国太空站对接后,神舟十四号任务太空人陈冬、刘洋和蔡旭哲已打开其舱门和完成环境检测,并入舱开始“拆快递”。

  最后补充一句,天舟一至五号属同一批次建造,而从天舟六号开始,货运飞船会有所升级,包括运载提升500公斤。

  延伸阅读:升级版“天舟”2023年首发 太空快递运力大增

天舟五号是到访中国太空站的第四艘货运飞船;这也是太空站建造完成后的首次货运任务。图为天舟五号任务标识。(网上图片)

 

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