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海南文昌，椰林深處，雄偉的發(fā)射塔架巍然聳立，長征七號遙二運載火箭整裝待發(fā)。今天19時41分，我國自主研制的首架貨運飛船——天舟一號，將搭載長征七號火箭，探訪天宮，與正在太空飛行的天宮二號空間實驗室進行交會對接，開展“太空加油”等一系列實驗。

天舟一號是我國首個貨運飛船，這次發(fā)射后，它將與天宮二號空間實驗室對接，被我們昵稱為“快遞小哥”的天舟一號，要做的不僅僅是送貨。

長征七號+天舟一號

我國空間站貨物運輸系統(tǒng)首亮相

據(jù)介紹，此次飛行任務(wù)是我國天舟貨運飛船和長征七號遙二運載火箭組成的空間站貨物運輸系統(tǒng)的首次實用性亮相，將為我國空間站組裝建造和長期運營奠定重要技術(shù)基礎(chǔ)。

天舟一號貨運飛船是中國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略中載人空間站工程的重要組成部分，于2011年立項，由中國航天科技集團公司五院載人航天總體部負責總研制。昨天上午，天舟一號系統(tǒng)副總設(shè)計師徐小平介紹，天舟一號飛船總長10.6米，艙體最大直徑3.35米，整船最大裝載狀態(tài)下重量達13.5噸，是我國目前體積最大、重量最重的貨運飛船。天舟一號由貨物艙和推進艙兩艙結(jié)構(gòu)組成，貨物艙安裝貨物、設(shè)備，推進艙為貨運飛船提供電力能源、推進控制動力并裝載推進劑。

長征七號運載火箭則是為我國空間站工程發(fā)射貨運飛船研制的新一代中型運載火箭，采用綠色環(huán)保的液氧煤油推進劑，2016年6月25日在文昌航天發(fā)射場成功首飛。

今年2月中旬起，天舟一號貨運飛船與長征七號遙二運載火箭等飛行產(chǎn)品陸續(xù)進入海南文昌發(fā)射場，按照飛行任務(wù)測試發(fā)射流程，4月17日完成總裝測試等技術(shù)區(qū)各項工作。4月17日7時30分，承載著長征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體的活動發(fā)射平臺駛出總裝測試廠房，平穩(wěn)行駛約2.5小時后，垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。

今日19時41分

天舟一號挑戰(zhàn)“零窗口”發(fā)射

中國載人航天工程辦公室昨晚透露，經(jīng)空間實驗室飛行任務(wù)總指揮部研究決定，瞄準4月20日19時41分發(fā)射天舟一號貨運飛船。這將是我國首次挑戰(zhàn)“零窗口”發(fā)射。

何為“零窗口”發(fā)射?徐小平介紹，“發(fā)射窗口”是指運載火箭攜帶著航天器發(fā)射升空比較合適的一個時間范圍，有的以小時計算，有的以天計算，在此期間火箭都可以發(fā)射。由于此次發(fā)射天舟一號飛船要和天宮二號空間實驗室實現(xiàn)交會對接，對發(fā)射精度要求很高，因此，發(fā)射窗口不是一個時間范圍，而是一個確定的時間點，一秒都不能差，這就是“零窗口”發(fā)射。

“零窗口”發(fā)射難度非常高，對于火箭和發(fā)射場系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。因為“零窗口”發(fā)射，所以火箭組成需要復(fù)雜的系統(tǒng)，發(fā)射前的操作、流程也非常復(fù)雜，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，“零窗口”發(fā)射都會很困難。

天舟天宮

三次對接 實施“太空加油”

對于關(guān)注中國航天的人來說，“交會對接”已不算“新動作”。神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船與天宮一號實現(xiàn)了交會對接。去年，神舟十一號飛船與天宮二號實現(xiàn)交會對接并首次實現(xiàn)30天中長期組合體運行。

此次天舟一號貨運飛船發(fā)射升空后，將與天宮二號實現(xiàn)三次交會對接，并實施“太空加油”，這在我國載人航天歷史上還是第一次。

中國載人航天工程辦公室介紹，天舟一號貨運飛船發(fā)射升空后，將進入高度約380公里的運行軌道，之后與在軌運行的天宮二號空間實驗室進行自動交會對接。

按計劃，天舟一號與天宮二號將進行三次交會對接，實施推進劑在軌補加以及空間應(yīng)用和航天技術(shù)等多領(lǐng)域的實驗項目。

推進劑在軌補加技術(shù)俗稱“太空加油”技術(shù)，是天舟一號核心目標任務(wù)之一。由于空間站在太空軌道運行會受到殘存大氣阻力的影響而逐漸降低軌道高度，為了保持原有高度，就必須消耗燃料推動其上升，這就需要貨運飛船為空間站進行燃料補充。

天舟一號在軌運行穩(wěn)定后，將和天宮二號進行首次對接，并通過一些特有的接口將燃料加注到天宮二號中，創(chuàng)造中國航天新篇章。

第一次對接任務(wù)完成后，天舟一號將與天宮二號分離，之后從另一側(cè)與天宮二號進行二次對接。航天科技集團五院天舟一號總設(shè)計師白明生介紹，第二次對接的主要任務(wù)是進行繞飛實驗，檢驗天舟一號前向?qū)幽芰?。天宮二號空間實驗室和未來的空間站有前向、后向兩個對接口，這就要求貨運飛船具備后向?qū)雍颓跋驅(qū)幽芰?。因此，天舟一號與天宮二號分離后，再繞飛天宮二號進行前向?qū)印?/p>

完成繞飛對接實驗后，天舟一號將與天宮二號再次分離，各自獨立飛行3個月。期間，天舟一號的主要任務(wù)是完成搭載的空間科學(xué)試驗。

此后，按照計劃天舟一號第三次實現(xiàn)與天宮二號交會對接。這次交會對接將在幾個小時內(nèi)完成，實現(xiàn)自主快速交會對接。

天舟一號在軌期間，還將開展多項科學(xué)實驗研究及技術(shù)驗證試驗，完成全部任務(wù)后，天舟一號將受控離軌，隕落至預(yù)定安全海域。

航天員在太空上網(wǎng)將不再是夢

你是否想過，有一天航天員在太空中也能像我們一樣登上互聯(lián)網(wǎng)，隨意瀏覽信息?20日，天舟一號貨運飛船系統(tǒng)副總設(shè)計師徐小平接受央廣網(wǎng)記者專訪時表示，與之前的航天器相比，天舟一號貨運飛船首次應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)，為未來空間站組網(wǎng)通信提供技術(shù)驗證。隨著天舟一號貨運飛船升入太空，航天員在太空上網(wǎng)將不再是夢。

徐小平告訴記者，現(xiàn)有航天器的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在傳輸速度、服務(wù)質(zhì)量和擴展性等方面已無法滿足發(fā)展需求。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，未來空間站內(nèi)需要傳輸處理的業(yè)務(wù)高速增長，對內(nèi)部總線通信系統(tǒng)提出越來越高的要求，同時對天地信道的碼速率要求更高。因此，設(shè)計新的適合空間站應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為必須解決的問題之一。

以太網(wǎng)是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準，可以不受空間限制來進行信息交換。有價值的信息在以太網(wǎng)中被資源整合，具有信息量大、高效、快速的傳輸特點。

“以太網(wǎng)技術(shù)在地面上應(yīng)用較多，而把這一技術(shù)從地上搬到天上，則有很多難點?！?/p>

徐小平向記者介紹，與地面相比，以太網(wǎng)技術(shù)在硬件方面受到太空中特殊環(huán)境影響，如太空輻射，需解決以太網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)硬件在太空環(huán)境中抗輻射的能力。而在軟件能力方面，則需采取額外措施解決適應(yīng)需求，如服務(wù)器受太空輻射干擾，需要軟件有自主處理此故障的能力，如此才能把地面上的以太網(wǎng)技術(shù)完完整整的搬到天上去。

據(jù)了解，此次天舟一號飛船搭載了一款特殊的“神器”——高速通信處理器。該處理器由航天科技集團八院研制，是貨運飛船以太網(wǎng)通信的重要組成部分。作為貨運飛船測控天地鏈路的核心關(guān)鍵單機、空間站通信網(wǎng)技術(shù)的試金石，集千兆網(wǎng)絡(luò)、光纖通信、高速DSP處理技術(shù)、IP over CCSDS、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、高清圖像等多項新技術(shù)于一身。就像一座大型機場，可以指引各種大小型飛機起飛降落，接收來自各地的乘客，也可以將乘客送往各地，是一個 “核心交通樞紐”。

徐小平介紹，該處理器不僅在貨運飛船的天地測控通信中發(fā)揮著巨大的作用，也為空間站千兆通信網(wǎng)的建立奠定了扎實的基礎(chǔ)。

“如果以太網(wǎng)技術(shù)試驗成功且技術(shù)成熟，航天員在太空中可以享用到與地面網(wǎng)速相同的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。” 徐小平說。