為太空站送「速遞」 天舟貨運飛船有多強?

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  中國載人航天工程中,負責為太空站運送補給物資的天舟貨運飛船「人氣」不算高,但這位「快遞小哥」(速遞員)同樣是中國科技結晶,多項性能達到世界領先,其中天舟的運載能力,就在世界現役貨運飛船中排名第一。

天舟載重超過6噸 世界現役第一

  建設中的中國天宮太空站設計壽命在10至15年以上,要維持運作和太空人長期駐守,一艘能用於燃料、實驗設備和生活用品補給的貨運飛船必不可少,這也是天舟系列貨運飛船研發的背景。

  技術已非常成熟的神舟載人飛船,雖然也可以搭載貨物,但它內部空間始終有限,也只有數百公斤的載重量,無法替代「大貨車」級別的天舟。不過,天舟很多核心技術還是在神舟載飛船的基礎上研發的,兩者一脈相承。

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天舟高度超過10米,相當於超過3層樓的高度,在天宮太空站的天和核心艙發射之前,天舟是中國的最大航天器。圖為在廠房內檢測的天舟二號。(網上圖片)

   天舟系列貨運飛船由貨物艙和推進艙兩部份組成,其一些結構細節、具體運載重量和內部空間等,或會因執行不同任務而有分別,但差異應該不會太大,故2017年發射的天舟一號數據應可作參考。它高10.6米,艙體最大直徑3.35米,太陽帆板展開後最大寬度14.9米,自重大約7噸,可以把重達6.5噸貨物送上太空。

  值得注意的是,6.5噸載重量已是各國現役貨運飛船之最。資料顯示,美國的「龍」飛船和日本HTV運載能力均為6噸;美國的「天鵝座」和俄羅斯的進步號分別只有2.7和2.6噸,甚至不及天舟的一半。而歐洲太空總署的「自動轉移飛行器」雖然載重達到7.7噸,但因為種種因素,這款貨運飛船在2014年第5次發射後已經退役。

天舟運載新鮮蔬菜 6小時能吃到 

  與此同時,天舟的載貨比,即是載貨重量與飛船本身重量的比例高達46%,也是其他現役貨運飛船所難及,這也反映了它的科技含量和效益。

  除了載重大,天舟系列貨運飛船的載貨空間亦非常充足,天舟一號貨運飛船機的設計人員曾透露,如果用天舟採用全開放式貨艙,運輸20、30米的貨物是沒有難度的。

  所謂開放式貨艙,是指天舟的貨物艙上有非加壓用的進出口,讓太空站的機械臂能直接裝卸大型貨物,例如直接安裝在艙外的組件。相對的密封加壓艙,則必須從飛船對接口進出,只適合裝卸體積較小型的物資。

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天舟的貨艙設計會根據需要而有所不同,但大原則就是要保護好所運載的物資。圖為天舟一號的封閉式貨艙。(網上圖片)

  另外,天舟系列貨運飛船能實現與太空站「全自主快速對接」,及時為太空人送上「快遞」 這項技術對應急救援、緊急維修等尤為重要。

  而在正常情況下,天舟還可以為太空人「改善生活」。內地傳媒曾引述專家稱,未來天舟給太空站運送物資時,地面人員會挑選一些新鮮蔬果,用抗菌防潮的專用貨包裝好,在發射前通過整流罩操作口裝進飛船。如果一切順利,太空人在飛船發射後6、7個小時,就能品嘗到來自祖國的新鮮美味。

天舟為太空人預送3個月物資

   當然,作為中國第一款貨運飛船,天舟不是完美的。它其中一個不足之處,是只能單向把物資從地球運輸到太空站,完成任務後就載着太空站的垃圾落入大氣層燒毀,不具備把貨物帶返地球的能力。

  舉例說,太空站裏的微生物實驗樣本,或是太空無重空間合成的物質,便需要帶回地球繼續研究,但天舟沒法做到。據悉,科學家們正研發適合「帶貨」返回地球的新一代載人飛船和貨運返回艙,以此與天舟互補。

天舟二號原定2021年5月20日由新一代長征七號火箭發射,但因技術原因推遲。(圖片來源:getty)

  第一艘天舟系列貨運飛船(天舟一號),是2017年4月20日在文昌航天發射場由長征七號火箭發射升空,隨後3次與在太空軌道上的天宮二號實驗艙(天宮二號與構建中的天宮太空站並無關聯,它在2019年完成任務後 ,已落入大氣層燒毀)進行對接測試,又為天宫二號加注燃料。

  而為建設天宮太空站而打造的天舟二號,因技術問題推遲後,亦定於2021年5月29日升空,它在運載能力、姿軌控動力系統配置等方面,比天舟一號有所升級。

  根據內地傳媒,天舟二號會把6.64噸物資送上太空站,包括1.95噸燃料、3名稍後進駐太空人的3個月所需消耗品、兩套艙外航天服等,這正是兵馬未動、糧草先行。此外,天舟二號還將配合太空站驗證艙段轉位對接等技術,但這是後話。

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中國的天宮太空站會運作10年以上,天舟將為它提供主要補給。(圖片來源:視覺中國)

 

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