兩小時對接破世界紀錄 天舟五號如何做到?

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  為天宮「送快遞」的天舟五號貨運飛船2022年11月12日升空,極速在兩小時後與中國太空站對接,創造新世界紀錄。為甚麼天舟五號能做到這麼快?它還有甚麼看點?

天舟五號優化制導 減少飛行圈數

天舟貨運飛船高10.6米,船身最大直徑3.35米,其運載能力,在世界現役貨運飛船中排名第一。圖為發射前的天舟五號。(網上圖片)

  天舟五號是當天上午10時03分由長征七號火箭搭載升空,約10分鐘後船箭分離,準確進入預定軌道。中午12時10分,它與中國太空站的後向對接口對接。

  從發射到對接,天舟五號僅用了2小時03分,不單大幅突破以往天舟飛船的6.5小時紀錄,還創造了航天器與太空站交會對接的最短時間世界記錄。

  此前該記錄為3小時03分,由俄羅斯的聯盟MS-17號飛船於2020年10月14日創下。

  其實天舟五號能破紀錄,並非它飛行的速度特別快,而是它「抄近道」和「減少停站」。

  延伸閱讀:為太空站送「速遞」 天舟貨運飛船有多強?

天舟五號2022年11月12日從海南文昌升空,負責發射任務的是長征七號火箭;該火箭的低地球軌道發射能力達13.5噸。(圖片來源:Getty)

  原來以往天舟進入軌道後,會先圍繞地球飛行多圈,期間要經過多次變軌,直至「追上」中國太空站。而天舟五號因為制導策略經過優化,把多圈的飛行壓縮到半圈,所以它所需的時間,由以往的4小時,大幅減少至大約1小時,期間變軌次數亦從多次減至兩次。

  附帶一帶,在航天術語中,這一階段的飛行屬於「遠距離導引」,飛船仍由地面飛控中心人員全面操控。

  當飛船「追上」太空站、到達其附近位置後,便會進入「自主控制」和最後的「對接」階段,其中對接既可由飛船自主進行,也可由駐守「天宮」的太空人手動操作。

天舟五號驗證技術 提高應急救援能力

天舟五號發射兩小時後與「天宮」自動對接,比以往的天舟快了4小時。(網上圖片)

  另外,當到達中國太空站附近後,飛船以往要先在5公里、400米、200米,以及19米外等多個「停泊站」短暫停留(這是「自主控制」階段),與「天宮」保持相對位置不變,以便進行後續操作。

  此次的天舟五號減少「停泊點」,「停站」少了,所需時間便由以往的兩個多小時,縮減至約40分鐘。

  「抄近道」和「減少停站」節省的時間加起來,便是天舟五號能「極速」到達的原因。

駐守「天宮」的太空人為天舟五號到來作準備,他們隨後已進入天舟五號「拆快遞」。(網上圖片)

  當然,天舟五號驗證快速交會對接技術,絕不止是要縮短「快遞」時間、讓太空人吃上更新鮮的食物,相關技術日後肯定將用於載人飛船,既能縮短太空人的飛行時間,又將提高太空緊急救援能力。

  其實兩小時交會對接並非天舟五號獨門絕技,之前其他天舟均可做到,只是因為該模式對飛船飛行狀態要求更高,所以一直沒有驗證。

  為何選在天舟五號驗證?是因為以往天舟與「天宮」對接時,太空站都是無人駐守狀態,而這次則有人當值,一旦試驗未成功,還可由太空人作手動遙控操作。

天舟五號送6.7噸物資 包括澳門衛星

天舟五號艙內的「快遞」擺放整齊,並有明確的標識。(網上圖片)

  據悉,天舟五號貨運飛船共裝載了約6.7噸物資,包括1.4噸推進劑、新鮮蔬菜,以及為稍後神舟十五號任務準備的食品、醫藥物品、衛生清潔用品等等。

  值得注意的是,物資中還有一顆「立方星」──「澳門學生科普衛星一號(澳科一號)」;它稍後將從「天宮」釋放到軌道上。

  剛加入「天宮」的夢天實驗室設有貨物氣閘艙,能在太空釋放衛星,節省發射成本。

  延伸閱讀:夢天實驗艙加入「天宮」 貨物氣閘艙能釋放衛星!

由天舟五號帶上太空的「澳科一號」衛星,是澳門政府與國家航天局聯合研製。它由A、B兩顆星組成,圖為其中的B星。(網上圖片)

  「澳科一號」是澳門首顆科普衛星,大小只有10公分×20公分×40公分,重十多公斤,搭載有光學照相機和無線電裝置,方案是從澳門中學生中徵集選出;它進入軌道後可讓學生開展直播實驗、觀察地球等任務。

  天舟五號與中國太空站對接後,神舟十四號任務太空人陳冬、劉洋和蔡旭哲已打開其艙門和完成環境檢測,並入艙開始「拆快遞」。

  最後補充一句,天舟一至五號屬同一批次建造,而從天舟六號開始,貨運飛船會有所升級,包括運載提升500公斤。

  延伸閱讀:升級版「天舟」2023年首發 太空快遞運力大增

天舟五號是到訪中國太空站的第四艘貨運飛船;這也是太空站建造完成後的首次貨運任務。圖為天舟五號任務標識。(網上圖片)

 

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