和平号 “天舟”飞船即将造访“天和号”核心舱,载货比世界第一

据报道,中国空间站“天和号”核心舱很快将迎来首位客人,我国将发射“天舟2号”货运飞船,与“天和”核心舱实现对接,为空间站提供货物运输。
随着载人航天活动的不断发展,货运飞船在载人航天领域的用途日益广泛。为此,各国先后研制了各种货运飞船。至今,全世界已发射过约200艘货运飞船。今天,我们约请全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩为大家介绍世界货运飞船的发展进程。
和平号 “天舟”飞船即将造访“天和号”核心舱,载货比世界第一
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“天舟”货运飞船在轨飞行示意图。
问:人货分运的专用货运飞船是怎样出现的?
答:货运飞船是从载人飞船演变过来的。在20世纪70年代,苏联和美国开始发展体积大、寿命长和用途广的空间站。刚开始时,苏美两国都是用人货混装的载人飞船为空间站提供少量补给,每艘载人飞船一次只能为空间站运去几百千克的货物,因而大大影响了空间站的运行寿命和站上航天员的在轨工作时间。
随着苏联空间站的不断发展,对运货量的要求也日益增加,于是苏联航天专家奇思妙想,从1978年开始把“联盟号”载人飞船改装成无人货运飞船。实践证明,这种人货分开的运输方式,既能增加货物的运载量,又能降低成本,还很安全,可以说是苏联的一个创新。改装后的货运飞船称为“进步”,每次飞行可为空间站送去2吨多物资。现在,俄罗斯每年向“国际空间站”发射“进步”系列货运飞船,它们不仅运去货物,还带回大量的空间站垃圾,然后在再入大气层时烧毁。
其实,货运飞船还有许多其他用途。例如,由于空间站是在低地球轨道运行,会受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度,所以在空间站轨道高度降低到一定程度时要提升它的轨道高度才行,而携带较多燃料的货运飞船在空间站的轨道维持方面能发挥重要作用。
俄罗斯还曾两次使用“进步”系列货运飞船试验人造月亮。该系列飞船在2001年“和平号”空间站寿终正寝的坠落中也发挥过重要作用。当时,与“和平号”对接的“进步”系列货运飞船通过多次点火,使“和平号”空间站的飞行速度不断降低,最终成功地把“和平号”推离原运行轨道坠入大气层,落到南太平洋某一区域。
由此可见,货运飞船的用途越来越广。因此,现在有不少国家积极发展货运飞船。
问:苏俄“进步”货用飞船经历了怎样的发展?
答:“进步”货运飞船是在“联盟”载人飞船基础上改进研制的,即去掉了“联盟”上的座椅、环境控制与生命保障、返回着陆和应急救生等与载人有关的系统,以便运送更多的货物。它由货物舱、补给舱和服务舱组成,总质量大约7吨,运货质量2.3吨以上。其货物舱构造与“联盟”载人飞船轨道舱相似,可以装货物,当“进步”与空间站对接时,乘员进入货物舱搬货到空间站,在“进步”飞船脱离空间站之前,乘员可把空间站上垃圾转移到货物舱中,再入大气层时随飞船一起烧毁。
其补给舱取代了“联盟”飞船的返回舱,装有多个推进剂贮箱,其中一部分贮箱装有燃烧剂,另外一部分贮箱装有氧化剂,有的还装有1个水箱,燃烧剂和氧化剂通过对接环上的液体连接器转移到空间站自身的推进系统中。
其服务舱与“联盟”飞船的仪器/推进舱相同,用于货运飞船与空间站的变轨对接、提高空间站的轨道高度。
第一艘“进步”货运飞船是1978年1月20日升空的,飞往了“礼炮6号”空间站。1978—1990年期间,“进步”飞船一共发射了43艘,它们为“礼炮6号”“礼炮6号”空间站运送了大量的货物补给,大大延长了这两座空间站的工作寿命和航天员的在轨时间。
此后,苏联/俄罗斯又对“进步”货运飞船进行了多次改型。1989年8月,在“进步”基础上改进的“进步M”首次执行“和平号”空间站任务。在参与“国际空间站”项目后,为进一步增强补给能力,俄罗斯将“进步M”飞船改进为“进步M1”。2008年11月26日,俄罗斯发射了新改进的“进步M-M”。近年,俄罗斯又开始使用新改型的“进步 MS”货运飞船,使飞船的总体性能进一步提高。
和平号 “天舟”飞船即将造访“天和号”核心舱,载货比世界第一
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俄罗斯“进步M-M”货运飞船与“国际空间站”对接。
问:欧洲的货用飞船有什么特点?
答:欧洲的货运飞船叫“自动转移飞行器”,运货能力可达7吨,是迄今运载能力最大的货运飞船,从2008年起到2014年共发射了5个,现已退役。
体积像双层巴士一样的“自动转移飞行器”有四类用途:向空间站运送补给物资;在货物卸载后,可以用作空间站的附加活动室;提升“国际空间站”的轨道;用作垃圾箱,把6.5吨空间站产生的废弃物资带回地球烧毁。

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