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天舟一号

来源:中文百科专业版 VIEW: 发布时间:2020-05-29 04:25:56

天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成自动交会对接

天舟一号,指天舟一号货运飞船,由中国空间技术研究院(中国航天科技集团五院)研制的一款货运飞船,是中国首个货运飞船。于2017年4月20日19时41分35秒在文昌航天发射中心由长征七号遥二运载火箭成功发射升空,于4月27日成功完成与天宫二号的首次推进剂在轨补加试验,这标志天舟一号飞行任务取得圆满成功。

天舟一号货运飞船采用货物舱和推进舱两舱构型,设计在轨寿命1年。飞船全长10.6米,最大直径3.35米,最大装载状态下重量达13.5吨,由货物舱和推进舱两舱结构组成,运载能力为6吨。

任务

在轨推进剂补加

天舟一号最大特点是承担推进剂补加任务。推进剂在轨补加需要5天左右时间。货运飞船的设计是3到5天完成对接,因为没人,不用很着急,可以用更多圈次来节省调姿所需的燃料。燃料省得越多,可用于补加的就越多。

以前无人及载人飞船的对接机构主要是电路连接,为了补加燃料,货运飞船跟天宫二号增加了液体连接,而且推进剂和氧化剂分别有不同接口。燃料补加共有29个步骤,流程十分复杂。出现应急情况还要进行在轨处置,需要地面飞控系统进行复杂的操作。

此次推进剂在轨补加先后进行了补加管路检漏、天宫二号贮箱气体回收、推进剂输送、推进剂吹除等关键步骤。在地面操作人员精确控制下,整个在轨补加过程由天舟一号与天宫二号共同配合完成,其中,天舟一号负责贮箱增压、补加管路检漏,并向天宫二号输送推进剂;天宫二号负责贮箱气体回收,并接收货运飞船输送推进剂。

快速交会对接

天舟一号将开展快速交会对接试验,整个过程仅用4到6圈就能完成,此技术成熟后可用于载人飞船对接。

科学试验

天舟一号上搭载了非牛顿引力实验等10余项应用载荷共40台设备,要进行13项太空试验。设备可以装在货物仓内部或悬挂在船体外侧,这样既提高了空间利用率,也最大程度满足了不同试验的需求。

释放立方星

“丝路一号”科学试验卫星01星是由西安测绘研究所(地理信息工程国家重点实验室)作为工程总体负责总体论证设计,航天恒星技术有限公司负责整星研制的对地观测微纳卫星,搭载中国科学院西安光学精密机械研究所研制的航天全色相机,西安电子科技大学研制的星上数据处理与传输载荷。

该立方星为标准3U结构,具有体积小、重量轻、功能密度高的特点,搭载总重量不超过1千克的轻小型可见光相机和我国自主研制的首颗宇航级高速图像压缩芯片“雅芯-天图”。整星收拢尺寸仅为330毫米×100毫米×100毫米,质量不超过4.5千克,设计轨道高度400公里,具备光学遥感对地观测能力,是“丝路微小卫星群对地观测系统”的首发星,担负微小卫星群技术试验与演示验证任务,将实现微小卫星关键技术的有效突破,是丝路微小卫星群效能发挥的起点。

“丝路一号”01星的释放试验是我国首次通过飞船系统采用在轨储存方式释放立方星,完成了非火工品装置的分离解锁技术、部署发射器与立方星间接口匹配技术以及部署发射器制造的材料和工艺保证技术验证,为后续我国空间站开展微纳卫星部署发射及在轨服务奠定了技术基础。

飞行日志

发射入轨

2017年4月20日19时41分35.361秒,搭载天舟一号货运飞船的长征七号遥二运载火箭在中国文昌航天发射场201工位发射升空。约603秒后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。

轨道控制

2017年4月21日上午,天舟一号货运飞船完成了两次的轨道控制,飞船的飞行状况良好,后续还要再进行两到三次的轨道控制,保证货运飞船控制到天宫二号的后下方,完成飞船的自动交会对接。

2017年4月21日15时33分,天舟一号完成第三次轨道控制。

2017年4月22日上午,天舟一号完成第五次轨道控制。

第一次自动交会对接

2017年4月22日10时02分,天舟一号转入自主控制状态,以自主导引控制方式向天宫二号空间实验室逐步靠近。

2017年4月22日12时16分,天舟一号与天宫二号对接环接触。在按程序顺利完成一系列技术动作后,对接机构锁紧,两个飞行器建立刚性连接,形成组合体。

2017年4月22日12时23分,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成首次自动交会对接。对接完成后,天舟一号关闭交会对接设备,进行对接通道复压和检漏,以及设置组合体运行状态,并由天宫二号控制组合体转入天宫二号在后、天舟一号在前的飞行姿态,做好推进剂补加试验相关准备工作。

第一次推进剂补加试验

2017年4月23日7时26分,天舟一号与天宫二号组合体开始进行推进剂补加试验,试验持续约5天时间。这是天宫二号与货运飞船进行的第一次推进剂补加,也是中国首次推进剂补加试验。

2017年4月27日19时07分,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室成功完成首次推进剂在轨补加试验,标志天舟一号飞行任务取得圆满成功。

科学实验

2017年4月29日,舱内电子学箱在轨完成了第1次加电自检,顺利接收到了飞控中心上注的控制指令1条,控制磁强计、全向电子能谱仪、新型电位主动控制仪均完成了第1次在轨加电自检,舱内电子学箱加电13分39秒。

2017年5月23日,天舟一号搭载的细胞生物反应器完成科学实验。

2017年5月31日~6月2日,舱内电子学箱每天在轨加断电1次,累计接收飞控中心上注的控制指令20条,控制紫外辐射监视单元、可见光监视单元和羽流效应单元完成了第1次在轨加电自检及各载荷完成初步在轨试验,舱内电子学箱累计加电27小时0分31秒。截至6月15日,舱内电子学箱在轨工作正常,其在轨累计下传数据1.19GBytes,其中工程参数216MBytes,科学数据0.98GBytes。

长七遥二二级火箭再入

2017年5月19日03:26左右,发射天舟一号的长征七号遥二二级火箭再入,在中亚地区坠落。

第二次推进剂在轨补加试验

2017年6月15日18时28分,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成第二次推进剂在轨补加试验,进一步验证了这一关键技术的可靠性。组合体已稳定运行54天,期间按程序开展了一系列空间科学实验和应用技术试验,任务各项工作进展顺利。

本次补加试验旨在巩固首次补加试验取得的技术成果,主要完成了浮动断接器插合、管路检漏、燃料贮箱补加、氧化剂贮箱补加、浮动断接器分离和状态恢复等工作,整个过程历时约两日。

绕飞和第二次交会对接

2017年6月19日9时37分,在地面决策指导下,天舟一号绕飞试验开始实施。地面首先发送分离指令,天宫二号停控,对接机构解锁,两航天器分离。天舟一号按程序逐步撤退至后向5千米,并保持约90分钟。地面确认航天器状态正常后,发令控制天舟一号开始绕飞,从后向5千米绕飞至天宫二号前向5千米。在此期间,天舟一号完成偏航180°转倒飞,天宫二号完成偏航180°转正飞。

绕飞试验完成后,天舟一号与天宫二号开始第二次交会对接试验。天舟一号离开前向5千米停泊点,逐步接近至前向30米,之后与天宫二号对接机构接触,于14时55分完成与天宫二号的第二次交会对接试验。

这次试验的顺利完成,巩固了航天器多方位空间交会技术,对于后续空间站工程建设具有重要意义。

独立飞行阶段

2017年6月21日09时16分,地面发送指令,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室分离;按程序,天舟一号逐步退至前向120米并保持位置,待地面确认状态正常后,发令控制天舟一号正常撤离,天舟一号建立三轴稳定对地飞行姿态,在高度约390公里的近圆轨道上开始独立运行。

2017年6月21日09时47分,天舟一号完成与天宫二号的撤离,开始进入独立运行阶段。在此阶段,天舟一号继续开展空间应用和航天技术等领域的多项实(试)验。

释放立方星“丝路一号”01星

2017年8月1日15时03分,天舟一号货运飞船成功在轨释放一颗立方星——“丝路一号”科学试验卫星01星,随即地面成功捕获立方星。

本次在轨释放的立方星“丝路一号”01星为标准3U结构,安装在立方星在轨部署发射器内,于2017年4月20日随天舟一号货运飞船发射升空,已在轨储存104天,该星的主要任务是开展相关航天新技术试验验证。

自主快速交会对接(第三次交会对接)

2017年9月12日23时58分,天舟一号货运飞船顺利完成了与天宫二号空间实验室的自主快速交会对接试验。这是中国载人航天工程空间实验室飞行任务圆满成功后组织实施的系列拓展试验项目之一,旨在验证货运飞船的快速交会对接能力,进一步发挥任务的综合效益,为我国空间站工程后续研制建设奠定更加坚实的技术基础。

试验开始前,地面科技人员对天舟一号先后实施了4次轨道控制,保证天舟一号与天宫二号快速交会试验的初始轨道条件,完成了相关试验准备。

2017年9月12日17时24分,地面判发指令,控制天舟一号转入自主快速交会对接模式,分远距离自主导引和近距离自主控制两个阶段实施。在远距离自主导引段,天舟一号自主导引至远距离导引终点;在近距离自主控制段,天舟一号在天宫二号的配合下,利用交会对接相关导航设备,完成与天宫二号交会。之后,天舟一号与天宫二号对接机构接触,完成对接试验,整个过程历时约6.5小时。

第三次推进剂在轨补加试验

2017年9月16日20时17分,中国天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成第三次推进剂在轨补加试验,进一步巩固相关技术成果。本次补加试验中,“天舟一号”根据推进剂使用量动态评估结果与“天宫二号”后续任务需求,采取只为一组贮箱补加的策略,补加推进剂共约250公斤,主要完成了浮动断接器插合、管路检漏、燃料贮箱补加、氧化剂贮箱补加、浮动断接器分离和状态恢复等工作,整个流程历时约3天。

与天宫二号分离

2017年9月17日16时15分,在经过近5个月的飞行后,天舟一号货运飞船按计划与天宫二号空间实验室完成分离,继续开展离轨前的拓展应用和相关试验。

2017年9月17日15时29分,地面发送指令,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室实施分离。按程序,天舟一号分离至后向120米并保持位置,地面确认状态正常后,发令控制天舟一号正常撤离,天舟一号建立三轴稳定对地飞行姿态,在高度约400公里的近圆轨道上开始独立运行。

受控离轨再入

2017年9月22日18时左右,天舟一号在完成空间实验室阶段任务及后续拓展试验后受控离轨再入大气层。

此前,天舟一号货运飞船按计划完成了多项拓展应用和相关试验,地面科技人员对其飞行状况进行科学评估后,决策实施离轨。在测控通信系统的精确控制和密切监视下,天舟一号经两次制动,轨道高度不断下降,最后进入大气层烧毁,残骸陨落至南太平洋。

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