天舟一號出廠前

　　首次驗證“太空加油”

　　專家表示，無論是空間實驗室還是空間站，在近地軌道運行都會由于空氣阻力而“掉高度”，如果不能維持高度，其在軌壽命將比較有限。這需要火箭發(fā)動機適時啟動以保持軌道高度，但是其攜帶的燃料是有限的。這就為被稱為“太空加油”的在軌推進劑補加技術提出了需求。

　　目前掌握推進劑在軌補加技術的只有美俄兩國，此次天舟一號的一個重要使命就是驗證這項技術，這也是決定中國未來空間站能否順利發(fā)展的關鍵技術之一。為此，先期發(fā)射入軌的天宮二號安裝了一套全新的補加系統(tǒng)，其補加原理類似于油管與油槍的對接，不過精度和密封性要求非常高。

　　專家表示，目前國際上還有一種維持軌道的補充方式，就是貨運飛船與空間站對接后，利用自身發(fā)動機“燒掉”多余的燃料抬高空間站軌道。不過這種軌道維持方式對于飛船的位置、對接口受力都有很高要求，另外這種方式也不夠靈活。

　　現(xiàn)役運載能力最強貨船

　　中國計劃在2022年前后建成空間站，其初步規(guī)模包括一個核心艙和兩個實驗艙，如果想保持航天員長期在軌飛行，貨運飛船是必可不少的。

　　專家表示，貨運飛船是從載人飛船演變過來的。運貨飛船可以運輸推進劑燃料、維修和更換的設備、航天員的生活、工作用品以及空間科學實驗設備和用品等，此外還能用于調整空間站軌道高度。在20世紀70年代，前蘇聯(lián)和美國開始發(fā)展體積大、壽命長、用途廣的空間站。

　　剛開始時，兩國都是用人貨混裝的載人飛船為空間站提供少量補給，每艘載人飛船一次只能為空間站運去幾百公斤的物資，無法滿足需求。蘇聯(lián)率先在聯(lián)盟號載人飛船的基礎上研制了進步號貨運飛船，其貨艙容積為6.6立方米，運載能力為2.6噸，并可進行在軌推進劑補加服務。歐洲的貨運飛船叫自動轉移飛行器，全長10米，最大直徑為4.5米，重量約10噸，運貨能力可達7噸，是迄今運載能力最大的貨運飛船，從2008年起到2014年共發(fā)射了5個，但目前已經停止建造。

　　美國的“龍”飛船長5.9米，最大直徑3.7米，其運送載荷最大質量6噸，返回載荷最大質量3噸，它也是貨運飛船中往地球運回物品的高手。此外，美國的“天鵝座”和日本的HTV貨運飛船運載能力分別為2.7噸和6噸?？傮w來說，天舟一號的運載能力是居于前列的，而在現(xiàn)役貨運飛船中其運載能力是最大的。

　　工作人員揮舞國旗為天舟一號貨運飛船加油。

　　揭秘“天舟一號”飛船里的秘密

　　據(jù)中國科普博覽“一點號”報道，在2016年相繼完成長征七號運載火箭首飛試驗、天宮二號與神舟十一號載人飛行任務后，4月中下旬，將在文昌航天發(fā)射場發(fā)射天舟一號貨運飛船，開展貨物運輸補給、推進劑在軌補加、自主快速交會對接等多項關鍵技術試驗。

　　此次任務是中國載人航天工程空間實驗室階段的收官之戰(zhàn)，對于空間站工程后續(xù)任務順利實施具有極為重要的意義，將標志著中國載人航天工程勝利完成“三步走”戰(zhàn)略中的“第二步”任務，為空間站建設任務奠定堅實技術基礎。

　　隨著大家越來越關注“天舟一號”與“天宮二號”的對接，這個肩負航天使命的“天宮二號”再次進入人們視線。除了地球觀測和一系列的空間試驗，“天宮二號”還有哪些不為人知的“秘密”呢?我們再來回顧一下。

　　量天尺

　　中科院上海光機所研制的“空間冷原子鐘”搭載“天宮二號”發(fā)射升空，將成為國際上首臺在軌運行并開展科學實驗的“空間冷原子鐘”,同時也是目前在空間運行的最高精度的原子鐘。

　　“空間冷原子鐘”將激光冷卻技術和空間微重力環(huán)境結合，有望實現(xiàn)10^-16量級的超高精度(約3000萬年誤差1秒)，將目前人類在太空中的時間計量精度提高1~2個數(shù)量級。

　　百變金剛

　　開展大Prandtl數(shù)液橋熱毛細對流穩(wěn)定性相關問題的研究，研究在空間微重力環(huán)境下熱毛細對流的失穩(wěn)機理問題，拓展流體力學的認知領域，取得具有國際先進水平的研究成果。突破并掌握微重力環(huán)境下的液橋建橋、液面保持和失穩(wěn)重建等空間實驗關鍵技術，進一步提升我國微重力流體科學的空間實驗能力和技術水平。

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