中國文昌，夜漫南海，圓月當(dāng)空。

　　北京時間5月29日20時55分，搭載著天舟二號貨運飛船的長征七號遙三運載火箭，在位于海南省的文昌航天發(fā)射場點火發(fā)射。

　　約604秒后，飛船與火箭成功分離，精確進入預(yù)定軌道。21時17分，太陽能帆板兩翼順利展開工作，發(fā)射取得圓滿成功。

　　兵馬未動，糧草先行。距離天和核心艙發(fā)射升空30天后，中國向空間站核心艙成功發(fā)出了第一件快遞“包裹”。

　　“大力水手”托舉深空夢想?

　　與敦實憨萌的“胖五”——也就是長征五號運載火箭相比，長征七號遙三運載火箭的身材顯得修長。但事實上，它總長53.1米，比“胖五”要短3米多。

　　作為新一代高可靠、高安全的中型液體運載火箭，長征七號是為滿足搭載天舟系列貨運飛船的專屬需求量身研制。因其“兩級半”的構(gòu)型，僅從外形來看，它比“胖五”的“一級半”構(gòu)型更勻稱——如果說“胖五”像舉重運動員，長征七號則更像健身房里的教練。

　　“力氣大”，是空間站建設(shè)對長征七號火箭最基本的要求。雖然不如“胖五”體態(tài)雍容，但長征七號的起飛重量達到了597噸，近地軌道運載能力達到13.5噸，躋身中國火箭“四大力士”之列，是名副其實的“大力水手”，達到了國外同類火箭先進水平。

　　“大力水手”這一次的任務(wù)，就是將滿載大批物資的天舟二號貨運飛船送到預(yù)定軌道。為了“力氣大”，長征七號使用動力更強勁的液氧煤油做燃料，還將助推器主捆綁結(jié)構(gòu)的安裝間隙由5毫米壓縮到4毫米，這不僅減少了火箭飛行時的振動，也增加了助推傳力。

　　“成功是我們唯一的選項。”回顧長征七號的研制過程，火箭總設(shè)計師程堂明用這句話來表明自己的信心和決心。研制項目正式啟動以來，長征七號團隊瞄準(zhǔn)空間站建設(shè)，以精益求精的鑄“箭”精神和萬無一失的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)，全力以赴為使命和榮譽而戰(zhàn)。

　　2016年6月25日，長征七號在新建成的文昌航天發(fā)射場首飛成功。

　　2017年4月20日，長征七號托舉著天舟一號貨運飛船騰空而起。這是天舟貨運飛船和長征七號運載火箭組成的空間站貨物運輸系統(tǒng)的首次飛行試驗。

　　這一次，長征七號又一次成功升空，為空間站天和核心艙送去生活物資、實驗設(shè)施和推進劑，拿下了中國空間站工程建造階段承上啟下的又一重要環(huán)節(jié)。

　　按照空間站在軌建造任務(wù)規(guī)劃，到2022年底，我國將連續(xù)實施11次發(fā)射任務(wù)，其中4次貨運飛船發(fā)射都將由長征七號火箭“承運”?！碍h(huán)環(huán)相扣，就像接力賽跑，每發(fā)任務(wù)的成敗都關(guān)乎中國空間站建造計劃能否順利實施?！遍L征七號運載火箭試驗隊主任設(shè)計師徐利杰說。

　　為確保運載能力和滿足交會對接的需求，科研團隊對長征七號火箭進行了大量優(yōu)化改進設(shè)計，圍繞技術(shù)狀態(tài)確認(rèn)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)保證等方面開展了“再分析、再設(shè)計、再驗證”，火箭的技術(shù)狀態(tài)發(fā)生了100多項變化。

　　為滿足飛船與空間站的交會對接需求，科研團隊將精確到秒的發(fā)射“零窗口”拓展為2分鐘左右的“窄窗口”。通俗地說，如果火箭起飛時間出現(xiàn)了2分鐘以內(nèi)的偏差，火箭可以根據(jù)起飛時間自行修正飛行軌跡，保證貨運飛船仍然能夠進入核心艙所在的軌道面，為后續(xù)的交會對接奠定基礎(chǔ)。

　　細(xì)心的人們會發(fā)現(xiàn)，這一次火箭點火的瞬間，“大力水手”的尾部沒有出現(xiàn)因四氧化二氮不充分燃燒而形成的紅色“煙霧”，取而代之的是如同棉花糖般的“白煙”。

　　那是因為長征七號裝備了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型液氧煤油發(fā)動機，煤油在不充分燃燒條件下，產(chǎn)生的顆粒和水蒸氣混合凝結(jié)，形成的“煙霧”呈白色。

　　僅此一項技術(shù)改進，長征七號的推力提高了60%。

　　“快遞小哥”穿梭天地走廊?

　　大大小小包裹160多件，兩件分別重達100多公斤的航天員艙外服，還有3噸推進劑——天舟二號貨運飛船并不是世界上最大的貨運飛船，但裝的物資卻達到了6.8噸，超過了飛船自重。

　　遠離地球，空間站里吃的、穿的、用的，乃至呼吸所需的物資，都要由貨運飛船及時送達。天舟貨運飛船與長征七號火箭一起，共同構(gòu)成了空間站貨物運輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了“人貨分裝”，成為中國載人航天工程中的“快遞小哥”。

　　“去”的時候，天舟二號可為空間站送去各種生活物資、推進劑、平臺維修設(shè)備附件及各種消耗品、載荷設(shè)備等補給物資?！盎亍钡臅r候，天舟二號還將帶走和銷毀空間站廢棄物。

　　與天舟一號相比，天舟二號在構(gòu)型上與其基本一致，采用了全密封貨物艙和推進艙組合而成的兩艙構(gòu)型，總長10.6米，最大直徑3.35米。

　　在承擔(dān)的任務(wù)上，天舟二號則有其鮮明的特點。

　　為了裝得更多，科研團隊根據(jù)貨運飛船的圓形艙體結(jié)構(gòu)，一共設(shè)計了26種不同尺寸規(guī)格、不同形狀的貨包，像搭積木一樣組合放置進蜂窩板形成的一個個貨格之中。每個貨包都會被類似飛機座椅的安全鎖扣穩(wěn)當(dāng)固定住，單手就可以取下來。這些物資，可以滿足3名航天員3個月太空生活的需要。

　　不僅裝得多，而且送得快。天舟二號的快速交互對接系統(tǒng)已經(jīng)提前安排好入軌后的動作時序，節(jié)省了指令在天地間傳達的時間，也免去地面臨時注入程序的流程，從地面“發(fā)貨”到“快遞小哥”來敲門的時間大約7個小時，堪比“同城快遞”，實現(xiàn)了空間站任務(wù)物資運輸快速補給。

　　不僅送得快，天舟二號還設(shè)計了多個與密封艙隔離的“油箱”，具備“危險品運輸資質(zhì)”。除了運輸生活物資、實驗設(shè)施外，天舟二號還攜帶了3噸推進劑，交會對接之后，就搖身一變成為空間站的“加油站”。

　　不僅能加油，還能給空間站充電。天舟二號貨運飛船有自己獨立的能源系統(tǒng)，可以實現(xiàn)能源自給自足?？坎纯臻g站期間，天舟二號和空間站之間可以互相輸送補充電能資源——靠泊期間的天舟二號處于休眠狀態(tài)，自身能源需求小，富余出來的電能就可以輸送到空間站，為航天員活動提供保障，同時支撐一些電能消耗較大的科學(xué)實驗。

　　天舟二號還是一個“儲藏室”。完成交會對接后，航天員會進出天舟二號取用生活和工作物資。為了讓航天員在天上也可以方便快捷地取用、查找自己想找的物資，“儲藏室”里的每件貨物上都粘貼了一個具備無線射頻識別功能的標(biāo)簽，使用專用設(shè)備能進行智能定位。

　　天舟二號有存放垃圾的職能，是一個太空“垃圾桶”。航天員在空間站里產(chǎn)生的生活垃圾、人體排泄物，都會集中到天舟二號艙內(nèi)存放。完成使命后，天舟二號將帶走這些廢棄物，在墜入大氣層的過程中一同燒毀。

　　18立方米貨物裝載體積，除了留出航天員艙內(nèi)活動空間，還同時具備這么多的功能且保持重量均衡，科研團隊在布局設(shè)計上用足了智慧。強大的送貨和補給能力，也將對延長空間站壽命和航天員在軌駐留時間起到重大作用。

　　再過一段時間，中國航天員將搭乘神舟十三號載人飛船來到太空。相信他們在進入天和核心艙后，打開天舟二號貨運飛船艙門的那一刻，一定會有“拆快遞”的驚喜。

　　“濱海福地”續(xù)寫航天新篇?

　　沒有建成發(fā)射場之前，海南文昌以僑鄉(xiāng)聞名，120多萬祖籍文昌的海外僑胞分居在世界50多個國家和地區(qū)。

　　歷史上，文昌還是“一里三進士”的文化之鄉(xiāng)、誕生了200多位軍隊高級將領(lǐng)的將軍之鄉(xiāng)。因為三面臨海，負(fù)氧離子含量高，文昌居民的平均壽命高達81.85歲，是一個人杰地靈的福地。

　　2007年8月，我國決定在海南文昌建設(shè)新一代最先進的航天發(fā)射場。2009年9月，文昌航天發(fā)射場在文昌市龍樓鎮(zhèn)破土動工。繼酒泉、太原、西昌3大發(fā)射場之后，文昌航天發(fā)射場于2016年全面建成并投入使用，文昌這塊“濱海福地”又多了一個“航天城”的美譽。

　　作為中國首個開放性濱海航天發(fā)射場，也是世界上為數(shù)不多的低緯度發(fā)射場，文昌航天發(fā)射場主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測衛(wèi)星等航天器的發(fā)射任務(wù)。5年來，天舟一號、天問一號、嫦娥五號、天和核心艙、天舟二號……一個個大國重器從這里飛向太空。

　　這一次，文昌航天人在承壓中奮戰(zhàn)，在堅守中前行，按照“確保萬無一失、圓滿成功”的要求，嚴(yán)格落實載人航天工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，專題組織發(fā)射區(qū)綜合檢查，全面檢查設(shè)備設(shè)施、特燃特氣、物資器材等準(zhǔn)備情況，僅推進劑加注搶險、消防救護等演練就組織了數(shù)十次。

　　航天發(fā)射是一項高風(fēng)險的科技活動。原定于5月20日凌晨的天舟二號發(fā)射任務(wù)，因技術(shù)原因推遲實施，發(fā)射場系統(tǒng)承受著不小的壓力。

　　與傳統(tǒng)發(fā)射任務(wù)相比，天舟二號發(fā)射任務(wù)，不僅要將飛船精確送入預(yù)定軌道，還要將貨運飛船發(fā)射到天和核心艙所在的空間軌道面內(nèi)，實現(xiàn)貨運飛船與天和核心艙的交會對接。一旦火箭起飛時間偏離了發(fā)射窗口，將錯過空間站所在的軌道面，導(dǎo)致貨運飛船需要較長時間的軌道調(diào)整，消耗更多的推進劑，甚至影響交會對接任務(wù)。

　　為確保發(fā)射任務(wù)在既定窗口時間進行，文昌航天發(fā)射場的氣象保障人員加強對雷電、強降水、淺層風(fēng)、高空風(fēng)的技術(shù)研究，收集整理了場區(qū)近15年的氣象數(shù)據(jù)，為天舟二號的“窄窗口”發(fā)射提供分時分段、精細(xì)精確的氣象保障。發(fā)射場短時預(yù)報準(zhǔn)確率達到95%以上，具備提前7天預(yù)報發(fā)射日天氣、提前8小時準(zhǔn)確預(yù)報窗口天氣的監(jiān)測能力。

　　長征七號火箭是一型低溫推進劑火箭。低溫推進劑蒸發(fā)量大，為確保運載能力和發(fā)動機啟動條件要求，發(fā)射前需要開展一系列復(fù)雜的動作，哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都將影響發(fā)射。5月16日，船箭組合體轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)后，發(fā)射場不分晝夜?jié)M負(fù)荷運轉(zhuǎn)，部署強化統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，加強組織指揮、資源連續(xù)保障、重大風(fēng)險防控，總裝、測試、合練……

　　高強度發(fā)射任務(wù)也將一批年輕技術(shù)骨干摔打磨礪成才，一批“高學(xué)歷”“善決策”“能擔(dān)當(dāng)”的科技人才活躍在航天發(fā)射前沿陣地，成為航天事業(yè)薪火相傳的支撐。

　　“3個月內(nèi)連續(xù)承擔(dān)3次重大航天發(fā)射任務(wù)，文昌航天發(fā)射場綜合測試發(fā)射能力得到持續(xù)提升。”西昌衛(wèi)星發(fā)射中心黨委書記董重慶說，文昌航天發(fā)射場緯度低、發(fā)射效費比高，射向?qū)挕踩院?，海運便捷、可行性強，無毒無污染、綠色環(huán)保，在建設(shè)航天強國的征程中獨具優(yōu)勢、堪當(dāng)重任。

歡迎掃碼入群！

深圳科普將定期推出

公益、免費、優(yōu)惠的活動和科普好物！