“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(yùn)飛船送到預(yù)定軌道。為了“力氣大”，長征七號使用動(dòng)力更強(qiáng)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(shí)的振動(dòng)，也增加了助推傳力。
“成功是我們唯一的選項(xiàng)。”回顧長征七號的研制過程，火箭總設(shè)計(jì)師程堂明用這句話來表明自己的信心和決心。研制項(xiàng)目正式啟動(dòng)以來，長征七號團(tuán)隊(duì)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(yù)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(yùn)飛船騰空而起。這是天舟貨運(yùn)飛船和長征七號運(yùn)載火箭組成的空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)的首次飛行試驗(yàn)。
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(shí)驗(yàn)設(shè)施和推進(jìn)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(shí)施11次發(fā)射任務(wù)，其中4次貨運(yùn)飛船發(fā)射都將由長征七號火箭“承運(yùn)”。“環(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(jì)劃能否順利實(shí)施。”長征七號運(yùn)載火箭試驗(yàn)隊(duì)主任設(shè)計(jì)師徐利杰說。
為確保運(yùn)載能力和滿足交會(huì)對接的需求，科研團(tuán)隊(duì)對長征七號火箭進(jìn)行了大量優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，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(jì)、再驗(yàn)證”，火箭的技術(shù)狀態(tài)發(fā)生了100多項(xiàng)變化。
為滿足飛船與空間站的交會(huì)對接需求，科研團(tuán)隊(duì)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(shí)間出現(xiàn)了2分鐘以內(nèi)的偏差，火箭可以根據(jù)起飛時(shí)間自行修正飛行軌跡，保證貨運(yùn)飛船仍然能夠進(jìn)入核心艙所在的軌道面，為后續(xù)的交會(huì)對接奠定基礎(chǔ)。
細(xì)心的人們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這一次火箭點(diǎn)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?yàn)殚L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(dòng)機(jī)，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(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，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(dá)100多公斤的航天員艙外服，還有3噸推進(jìn)劑——天舟二號貨運(yùn)飛船并不是世界上最大的貨運(yùn)飛船，但裝的物資卻達(dá)到了6.8噸，超過了飛船自重。
遠(yuǎn)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(yùn)飛船及時(shí)送達(dá)。天舟貨運(yùn)飛船與長征七號火箭一起，共同構(gòu)成了空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)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(shí)候，天舟二號可為空間站送去各種生活物資、推進(jìn)劑、平臺(tái)維修設(shè)備附件及各種消耗品、載荷設(shè)備等補(bǔ)給物資。“回”的時(shí)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(jìn)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(diǎn)。
為了裝得更多，科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)貨運(yùn)飛船的圓形艙體結(jié)構(gòu)，一共設(shè)計(jì)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(jìn)蜂窩板形成的一個(gè)個(gè)貨格之中。每個(gè)貨包都會(huì)被類似飛機(jī)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(gè)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(dòng)作時(shí)序，節(jié)省了指令在天地間傳達(dá)的時(shí)間，也免去地面臨時(shí)注入程序的流程，從地面“發(fā)貨”到“快遞小哥”來敲門的時(shí)間大約7個(gè)小時(shí)，堪比“同城快遞”，實(shí)現(xiàn)了空間站任務(wù)物資運(yùn)輸快速補(bǔ)給。
不僅送得快，天舟二號還設(shè)計(jì)了多個(gè)與密封艙隔離的“油箱”，具備“危險(xiǎn)品運(yùn)輸資質(zhì)”。除了運(yùn)輸生活物資、實(shí)驗(yàn)設(shè)施外，天舟二號還攜帶了3噸推進(jìn)劑，交會(huì)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(yùn)飛船有自己獨(dú)立的能源系統(tǒng)，可以實(shí)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(bǔ)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(dòng)提供保障，同時(shí)支撐一些電能消耗較大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
天舟二號還是一個(gè)“儲(chǔ)藏室”。完成交會(huì)對接后，航天員會(huì)進(jìn)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(chǔ)藏室”里的每件貨物上都粘貼了一個(gè)具備無線射頻識別功能的標(biāo)簽，使用專用設(shè)備能進(jìn)行智能定位。
天舟二號有存放垃圾的職能，是一個(gè)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(huì)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(dòng)空間，還同時(shí)具備這么多的功能且保持重量均衡，科研團(tuán)隊(duì)在布局設(shè)計(jì)上用足了智慧。強(qiáng)大的送貨和補(bǔ)給能力，也將對延長空間站壽命和航天員在軌駐留時(shí)間起到重大作用。
再過一段時(shí)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(jìn)入天和核心艙后，打開天舟二號貨運(yùn)飛船艙門的那一刻，一定會(huì)有“拆快遞”的驚喜。
