11月15日23时13分,长征七号遥九运载火箭搭载天舟八号货运飞船,从中国文昌航天发射场点火发射。
月圆之夜,南海之滨,天舟飞逐天宫去。海面上,火箭尾焰的倒影与月影交叠,似星河璀璨。
神舟十九号航天员乘组正在中国空间站静待天舟八号到来。半个多月前,神舟十九号载人飞船发射成功。本次货运补给任务首次以“人船先行、货船后行”的模式执行。
这是中国载人航天2024年收官之战,是工程立项实施以来的第34次发射任务,也是长征系列运载火箭的第546次飞行。
一
15日傍晚时分,长征七号遥九运载火箭完成推进剂加注,天舟八号整装待发。
人们很难想象,秩序井然的文昌航天发射场,不久前刚经历了超强台风的考验。
今年9月,超强台风“摩羯”在海南文昌登陆,登陆时风力在17级以上。当时,天舟八号正在文昌航天发射场开展技术测试相关工作。预判台风动向、做好防护措施,成为发射场工作的重心。
气象系统工程师张晓杰、林浩钦、张瑞林主动请缨,组成值班小组,时刻关注云图、回波、风力等相关情况。狂风暴雨中,他们每1小时巡视一次机房、每2小时汇报一次信息,确保设备设施安全和气象信息及时发布。
这不是超强台风第一次造访文昌。10年前,2014年7月,超强台风“威马逊”登陆海南,彼时正在建设的发射场通信站内一片焦灼——通信系统工程停工,可能影响文昌航天发射场建成投用。
台风一停,通信系统人员立即加班加点走线路、装设备,检查通信线缆有没有损坏,进线间里有没有蓄水受潮,同时检测高温高湿环境对设备的影响,发现问题后迅速解决。
艰难困苦,玉汝于成。2016年6月,中国新一代航天发射场文昌航天发射场正式投入使用。
“这一次,‘摩羯’过境后,我们按预案和经验,迅速进行修复工作,抢进度、保质量,高效完成航天发射通信保障任务。”文昌航天发射场宫翔说。
10月29日,在神舟十九号载人飞行任务新闻发布会上,有记者提问超强台风“摩羯”对文昌航天发射场和工程任务的影响。中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强回答——
发射场和各试验队做了应对台风的充分准备,保障了人员和飞行产品的安全。台风过后,大家充分发扬“四个特别”的载人航天精神。目前,天舟八号任务的各项准备工作正按新的计划稳步推进。
二
一宵当皎洁,四海尽澄清。
15日深夜的文昌航天发射场,乳白色的长征七号遥九运载火箭静静矗立在发射塔架上。总长度53.1米的它,采用3.35米直径芯级,捆绑4枚2.25米直径的助推器,显得身材颀长匀称。
这是长征七号运载火箭第9次出征太空,第8次送天舟货运飞船入轨。
作为我国新一代高可靠、高安全、绿色无污染的中型运载火箭,长征七号近地轨道运载能力达14吨,能够满足天舟货运飞船与运行中的空间站对接的入轨精度需求。
中国航天科技集团马忠辉介绍:“本次发射是文昌航天发射场经历超强台风‘摩羯’考验后的首次发射任务,为确保台风过境后地面设备满足任务要求,型号队伍开展了两轮地面设备恢复工作,按加严状态全面测试验证,确保万无一失。”
为了万无一失,研制团队进一步优化火箭零窗口发射技术,开展了多轮针对预案的细化工作,完成了发射前负10分钟推演及演练,不断增强预案适用性和应急处突能力。
为了万无一失,试验队将台风期间滞留在发射场的部分产品进行了更换,以确保火箭不带任何隐患上天,并基于数字化平台开展火箭质量管控、矩阵状态检查。
23时13分,伴随着响彻海天的轰鸣,长征七号遥九运载火箭稳稳地托举着天舟八号飞赴“天宫”。此时,中国空间站正以每秒7.8公里的速度在距离地球400多公里的轨道上高速运行。
约10分钟后,天舟八号货运飞船与火箭成功分离并精准入轨,之后飞船太阳能帆板顺利展开,发射取得圆满成功。
这是中国航天又一个高光时刻,也是中国航天人迈出又一稳健步伐。
“为适应载人航天工程应急发射专项要求,本次任务起,执行空间站货运飞船发射任务的长七火箭都将设置一枚备用箭。一旦需要,长七火箭可在3个月内再次完成一次发射任务,确保空间站正常运行。”马忠辉说。
三
16日2时32分,发射3个多小时后,天舟八号成功对接于空间站天和核心舱后向端口。
从6.5小时到2小时,再到现在的3小时标准模式,中国的空间交会对接技术在一次次经验积累、试验验证的基础上,完成了一次次“万里穿针”、探索升级。
“2小时创下航天器最快交会对接的世界纪录,但3小时并不是倒退,相较而言,3小时模式降低了对火箭入轨条件、测控精度、敏感器及导航精度、制导控制精度等方面的要求,使得任务执行的灵活性和可靠性得到提升。”航天科技集团有关专家说。
本次“太空快递”包含了神舟十九号航天员乘组在轨驻留的消耗品、推进剂、应用实(试)验装置等物资,还有蛇年春节“年货”。
空间应用系统随天舟八号上行了涉及空间生命科学与生物技术、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧以及空间应用新技术试验等领域的36项空间科学实验,80余件产品总重量约458公斤。
引人注目的是,继斑马鱼后,果蝇也来到太空。利用生命生态科学实验柜,航天员和地面科研人员将共同完成空间站首次研究亚磁-微重力对果蝇基因、行为和生存繁衍的影响。
“随神舟十八号上行的斑马鱼,实现了我国在太空培养脊椎动物的突破,有助于开展空间环境对脊椎动物生长发育与行为的影响研究。”中国科学院上海技术物理研究所研究员郑伟波说,“而果蝇的任务,是帮助我们探索深空环境对生命活动的影响,为人类健康及未来深空探测等提供理论支撑。”
自中国空间站建造以来,空间应用系统已在轨开展了百余项科学实验和应用试验,阶段性研究成果持续产出,为空间科学高质量发展作出贡献。
这其中,忙碌的“快递小哥”天舟货运飞船功不可没。
2017年4月20日,天舟一号货运飞船飞入太空,完成空间站货物运输系统的首次飞行试验。
此后,天舟二号和天舟三号,为空间站关键技术验证阶段提供了强有力的物资保证;天舟四号与天舟五号,助力空间站建造;天舟六号至天舟八号,把空间站应用与发展阶段所需物资源源不断运往“天宫”。
“空间站长期有人驻留对货运飞船的保障及时性提出了进一步要求。团队通过多种手段,让发射时间的选择变得更加自由。”航天科技集团五院李志辉介绍。
( 新华社文昌11月16日电)
航天六院 提供46台发动机
本报讯(记者 关颖)11月15日23时13分,在中国文昌航天发射场,长征七号遥九运载火箭搭载着天舟八号货运飞船腾空而起……航天科技集团六院为此次发射提供了46台发动机,助力天舟八号奔赴空间站。
据了解,此次改进后的天舟八号属于批产第二批次的第三艘飞船,总长度约为10.6米,总重量达到13.5吨,能携带7.4吨物资,是目前世界上运力最强、载货比最高 、在轨支持能力最全面的货运飞船之一。此次它首次携带月壤砖进入太空,为未来月球基地建设提供实验数据。
在本次发射任务中,航天六院为运载火箭提供了6台120吨级液氧煤油发动机及4台18吨级液氧煤油发动机,10台发动机接续发力,为长七遥九运载火箭发射天舟八号货运飞船提供动力保障。同时,六院为天舟货运飞船提供了包括36台姿轨控发动机在内的精准可靠的空间推进系统。
两型液氧煤油发动机是六院打造的卓越发动机产品,在新一代长征系列运载火箭中扮演着至关重要的角色。这些发动机的设计与制造遵循了极高的质量标准,确保在执行太空任务时的可靠性与性能。为了保障发动机的高质量交付,从设计到生产,再到最后测试的每一步,研制团队都遵循严格的标准化流程,确保每一台交付的发动机都能达到“优秀”标准。通过持续开展技术创新和优化,六院研制团队不断提升发动机的性能,确保新一代运载火箭能够安全、高效地执行任务。
此次推进系统采用单层4贮箱和3小时快速交会对接方案。六院研制团队负责的天舟八号推进分系统为货船在轨飞行轨控、滚动、俯仰偏航等各种姿轨控提供全部动力,是货运飞船平台的关键分系统之一。通过对货物舱进行改进,研制团队扩大了密封舱的容积,提升了结构性能,确保更强的刚性和更高的空间利用率。
针对台风等自然灾害可能带来的影响,试验队员已进行专题“双想”,评估潜在风险,制定应急预案,增强应对突发事件的能力。针对极端天气条件,试验队员对飞船的环境适应性进行可靠性分析,并开展相应的实际演练,确保快速响应和有效应对。
航天五院西安分院 搭建“通信链路”
本报讯(记者 关颖)在天舟八号货运飞船成功发射约3小时后,11月16日2时32分,天舟八号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口。交会对接完成后,天舟八号转入组合体飞行段。此次航天科技集团五院西安分院为天舟八号货运飞船配备的升级版中继终端、天线网络及为天链中继卫星系统研制的全部有效载荷继续发挥重要作用,确保天舟八号货运飞船的交会对接及太空送货任务圆满成功。
天舟八号货运飞船成功发射后,由西安分院研制的相控阵中继终端在星箭分离前便开机工作。它可以自主捕获并跟踪天链中继卫星,与其实现“太空握手”,搭建起从天舟八号货运飞船到中继卫星再到地面的通信链路,让地面可以看到距离地球400公里外的景象,并且实时保持信息的相互传递,确保送货全程安全。
为了让相控阵中继终端更加实用易用,西安分院采用了相控阵天线。它可以实现大区域的测控覆盖,并且克服机械天线转动的薄弱环节,让扫描速度大幅提高,可对关键事件全程跟踪测控,及时监测处理在轨异常。在减少对陆基测控站和海基测量船依赖的同时,有效降低测控跟踪成本。
天线网络是天舟八号货运飞船上一个小型信号转发器,相当于飞船天线信号的枢纽。如果将天舟八号货运飞船的天线信号通路系统比作铁路运输系统的话,那么一路路信号就是火车,天线网络就是火车轨道和火车站调换轨道的道扳,全通道保证天线信号的接收和发送。
天舟八号货运飞船执行交会对接等在轨任务,需要确保各项操作指令实时准确,天线网络这一“信号枢纽”承担着测控指令信号的上传和下达,它的高可靠性将成为这些任务顺利完成的重要保障。
当天舟八号货运飞船在太空飞行时,与地面站直接建立通信的时间非常有限。为了提升通信的实时性,就需要一个和地面手机通信基站功能相似的太空“信号基站”——天链中继卫星来完成数据转发。
天链中继卫星作为不可或缺的重要天基基础设施,建立了地面站、中继卫星和天舟八号货运飞船之间的数据中继传输链路,为飞船提供数据中继、测控和测定轨服务,保证系统的测控覆盖率和服务功能发挥以及数据回传的实时性和高效性。
从天舟一号到天舟八号,货运飞船越来越能“装”,“带货”内容越来越丰富。西安分院研制的中继终端、天线网络以及为天链中继卫星系统研制的全部有效载荷始终陪伴左右,助力中国人探索宇宙的脚步走得更稳更远。
航天九院771所 打造飞船“神经中枢”
本报讯(记者 关颖)11月15日23时13分,长征七号遥九运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞,将天舟八号货运飞船成功送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。本次航天科技集团九院771所配套的货运飞船数据管理中央计算机、运载火箭飞行控制计算机、导航计算机、信息处理接口控制组合计算机、横法向表组合测量计算机及多个品种的集成电路产品工作正常,为发射任务圆满成功提供了有力的保障。
数据管理中央计算机是天舟八号货运飞船数据管理分系统的关键设备,堪称货运飞船的“神经中枢”。在货运飞船飞行过程中,通过系统总线完成对数据管理分系统及其他分系统设备的控制和管理。整机具有很高的可靠性,具备故障工作/故障安全的能力。数据管理中央计算机的设计采用了三机冷/热备份体系架构,在底层冗余容错软件的管理下,保证了计算机在飞行过程中的可靠性。
长征七号运载火箭飞行控制计算机是国内首台100%国产化箭载飞行控制计算机,相当于火箭的“大脑”。为保障长征七号运载火箭执行载人空间站任务,771所研制团队依托该所半导体集成电路和混合电路专业,在大量调研的基础上,运用整机综合设计技术,解决了一系列参数匹配和抗干扰设计等应用难点,设计实现了全国产化三冗余箭载飞行控制计算机。相对于以往,该型箭载计算机运算能力提升5倍,控制精度提升1000余倍,为“零窗口”发射、精确入轨提供了有力地保障。
导航计算机、信息处理接口控制组合计算机、横法向表组合测量计算机等关键产品,在运载火箭的姿态测量和成功飞行方面发挥了重要作用。
航天四院 “呵护”空间站航天员
本报讯(记者 关颖)11月15日23时13分,长征七号遥九运载火箭搭载天舟八号货运飞船成功发射升空。此次航天科技集团四院提供了飞船舱体密封件、为飞船密封舱内的测温及测力元件提供铂电阻温度传感器、测力传感器。为长征七号火箭液氧/煤油发动机提供关键构件C/C密封环,飞船还搭载了由四院研制的吸附药盘、“太空卫生间”组件,以及为问天号实验舱提供的6组电机组件,全方位为空间站和航天员提供细心呵护。
众所周知,太空条件极其苛刻,长期在轨工作对空间站动、静结构与机构的密封件使用寿命和性能都提出了更高要求。此次四院42所为飞船及空间站提供的所有动、静结构与机构密封件,可以防止舱外的辐照,耐受空间环境各种严苛的考验,确保航天员的生命安全和舱内仪器仪表的正常运行,为航天员提供了可靠的长寿命密封防护。天舟八号货运飞船搭载的由四院42所研制的吸附药盘及“太空卫生间”组件等,将为“天宫”和航天员提供全方位的呵护。
四院44所研制的两型温度传感器作为天舟八号低温锁柜控温系统的核心元器件,将为锁柜温度检测和控制提供参数依据。该两种型号的温度传感器具备体积小、重量轻、精度高、长期稳定性好以及空间环境适应性强等优点,各项技术指标均达到国际先进水平,为飞船的正常运行提供了可靠保障。
随天舟八号一同进入太空的“快件”中,还有四院401所为“问天”实验舱提供的6组电机组件,包含步进电机、减速器、增速器等部件,应用于实验舱外机械臂的载荷适配器主动端机构中。通过电机组件的自动化控制,可实现主动端和被动端的快速对接,为实验舱外开展大量暴露实验所需各类资源提供供给通道。
四院43所为发射天舟八号的长征七号遥九运载火箭的液氧/煤油发动机提供的C/C密封材料,经受住了高低温、高密封压差、高速旋转以及剧烈震动的氧化气氛等苛刻工作环境考核,确保了火箭发动机发射任务圆满完成。该材料具有渗透率低、摩擦系数低、热导率高等诸多优点,相比传统的高强石墨密封材料,具有更优异的力学性能,已经成为新一代高可靠性的空间密封材料。