5月10日，長征七號遙七運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射天舟六號貨運飛船。隨后，天舟六號貨運飛船精準入軌，并于11日順利與在軌運行的空間站組合體進行自主快速交會對接。

火箭發(fā)射瞬間（宋皓薇 攝）

長征七號運載火箭和天舟六號貨運飛船均由中國航天科技集團有限公司研制。這是中國空間站轉(zhuǎn)入應(yīng)用與發(fā)展階段后的首次飛行任務(wù)，也是在全黨深入開展學習貫徹習近平新時代中國特色社會主義思想主題教育之際實施的首次空間站工程任務(wù)。

2020年5月5日，長征五號B運載火箭首飛成功，空間站階段飛行任務(wù)首戰(zhàn)告捷，拉開我國載人航天工程“第三步”任務(wù)序幕。在此后3年時間里，中國空間站從“一”字構(gòu)型到“L”字構(gòu)型再到“T”字構(gòu)型，不斷向建成空間站的目標邁進。國家主席習近平在二〇二三年新年賀詞中向世人宣布：“神舟十三號、十四號、十五號接力騰飛，中國空間站全面建成，我們的‘太空之家’遨游蒼穹。”

作為航天科技工業(yè)的主導力量，中國航天科技集團有限公司全體干部職工始終不忘初心，砥礪前行，全力確保參與的八大系統(tǒng)任務(wù)圓滿成功。中國載人航天工程全線以100%的成功率贏得舉世矚目、滿堂喝彩，交出一份獨具中國特色、中國智慧的時代答卷。

在完成空間站建造任務(wù)后，中國航天開啟了空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的新征程。航天人牢記習近平總書記囑托，不斷堅定航天報國志向、航天強國信念，自力更生、自主創(chuàng)新，讓中國人探索太空的腳步邁得更穩(wěn)更遠。

高質(zhì)量搭建空間站天地運輸走廊

“本次任務(wù)恰逢習近平總書記視察文昌航天發(fā)射場一周年，既是2023年載人航天任務(wù)的首戰(zhàn)、中國空間站轉(zhuǎn)入應(yīng)用與發(fā)展階段后的首次飛行任務(wù)，又是型號常態(tài)化發(fā)射的檢驗之戰(zhàn)，對于全年空間站任務(wù)的順利實施至關(guān)重要。”航天科技集團一院長征七號火箭總指揮孟剛表示。

長七火箭由航天科技集團一院抓總研制，是為了滿足我國載人空間站工程發(fā)射貨運飛船的需求研制的新一代高可靠、高安全的中型運載火箭。長七火箭在首飛7周年之際，用7次圓滿成功交上了一份高質(zhì)量答卷。自2016年首飛以來，7年間，長七火箭研制團隊經(jīng)過無數(shù)個日夜的奮戰(zhàn)，取得了火箭7次發(fā)射全部成功的好成績。“7”成為不少隊員心目中的“幸運數(shù)字”，隊員們也持之以恒用智慧和汗水精心守護著這份“幸運”。

火箭研制團隊精益求精，護送新批次貨船入軌。一院長七火箭副總設(shè)計師馬忠輝介紹，長七火箭采用零窗口發(fā)射技術(shù)，按照運載火箭入軌精度參數(shù)，最晚可將窗口拓展至推遲120秒發(fā)射；采用二級發(fā)動機結(jié)構(gòu)增強方案，可靠性進一步提升。

本次天舟貨運飛船技術(shù)狀態(tài)變化較多。比較顯著的特點是，推進艙貯箱從原先的8個減少至4個，騰出的空間用來裝載貨物。裝載液體和裝載貨物大不相同。前者密度高，后者相對松散，每次狀態(tài)都不相同。這樣一來，就改變了質(zhì)量分布。火箭團隊對這一變化作了細致分析，對剛度、彈性等特性以及火箭飛行姿態(tài)控制等項目作了細致分析。“就像第一次把飛船交給我們的時候一樣，我們將全箭特性重新算了一遍。”火箭總體主任設(shè)計師邵業(yè)濤表示。“精益求精”是長七火箭團隊的突出特點，這一點從此次采用二級發(fā)動機增強方案就得以體現(xiàn)。研制隊伍為機架增加54公斤重量，提高火箭的可靠性。“在測發(fā)流程方面，本次任務(wù)優(yōu)化了地面測控軟件，并進行了單機、系統(tǒng)和全箭驗證，測發(fā)流程可靠性得到進一步提升。”邵業(yè)濤說。

長七火箭是我國第一型新一代中型運載火箭，從論證之初就考慮到不同軌道任務(wù)規(guī)劃，孵化出基本圖譜；制定了“高可靠、高安全”的研制目標，用可靠性系統(tǒng)工程理念策劃全生命周期的研制工作。長七A火箭、長八火箭均以長七火箭為基本型衍生而來。此外，長七火箭也是第一個在沿海地區(qū)發(fā)射的全低溫火箭。大家扎實設(shè)計好高溫高濕環(huán)境下的防水防潮工作方案，為后續(xù)其他型號的發(fā)射提供了經(jīng)驗。目前，長七火箭飛行可靠性評估值達到了0.9871，居于世界前列。

測發(fā)控流程壓縮到25天，發(fā)射場工作流程進一步優(yōu)化。作為新一代運載火箭，長七火箭流程優(yōu)化的歷程比較具有代表性，起到了表率作用。在長七火箭首飛7周年、實施第七次發(fā)射之際，試驗隊專門梳理了一份歷次發(fā)射場工作時間記錄。

翻開這份悉心整理的記錄表，一串數(shù)字標記著長七火箭的流程優(yōu)化歷程：38，35，31，27，25。優(yōu)化技術(shù)方案、優(yōu)化產(chǎn)品交接、卸船與產(chǎn)品交接兩條主線并行……如今，長七火箭的發(fā)射場工作時間相比首飛時壓縮了13天，縮短了約1/3，在國際上處于優(yōu)秀水平。這樣的成果由一個個小的數(shù)字累積而來。效率提高了，組織試驗的成本降低了，試驗隊員們離開家庭、在發(fā)射場出差的時間也縮短了，這是航天科技集團推動高質(zhì)量、高效率、高效益發(fā)展的具體實踐。

從立項之初，長七火箭就在提高效率方面推出典型舉措。長七火箭是我國首型全三維設(shè)計、制造液體運載火箭。研制過程中，由于設(shè)計、工藝和生產(chǎn)準備的工作量巨大，火箭初試樣設(shè)計階段采用三維并行協(xié)同研制IPD技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計手段及研制管理的創(chuàng)新，實現(xiàn)全三維結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造。如今，面向空間站應(yīng)用與發(fā)展階段任務(wù)以及后續(xù)發(fā)射需求，長七火箭團隊持續(xù)推行去任務(wù)化工作，通過統(tǒng)型設(shè)計和組批投產(chǎn)推動降本增效。

后續(xù)，長七火箭還將搭配遠征上面級，執(zhí)行其他衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。馬忠輝介紹，未來，長七火箭將開展發(fā)動機可靠性提升、閥門密封可靠性改進、整流罩可靠性提升等箭上產(chǎn)品可靠性提升工作，同時開展火箭智能化提升，進一步提高飛行可靠性和安全性。

發(fā)射場授課交流加速青年人才成長。“來一次試驗隊，就要長點本事。”長七遙七火箭試驗隊進場不久，試驗隊臨時黨委就提出了在發(fā)射場開展學習培訓交流這一工作要點。在發(fā)射場工作期間，試驗隊開展了12次授課交流活動。講課活動按專業(yè)劃分，由試驗隊資深專家擔任“輔導團”成員、新人作為“青年主講人”一同上臺講授本專業(yè)的知識，講課內(nèi)容覆蓋面廣、有深度，又和火箭研制工作密切相關(guān)，吸引了許多隊員前來上課學習，課堂場場爆滿。

“汽車在高速行駛時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速大約2500轉(zhuǎn)/分鐘，而火箭渦輪泵的轉(zhuǎn)速可以達到18000轉(zhuǎn)/分鐘”“火箭發(fā)動機室壓高達幾十兆帕，相當于能把文昌的海水抬升到青藏高原那么高”……在課堂上，大家講授專業(yè)知識深入淺出，讓聽課的隊員們一下子就記住了，培訓效果扎扎實實。

火箭總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)指揮姜周對這一活動“點贊”。作為2021年入職的年輕人，他已經(jīng)是隊伍中獨當一面的骨干隊員。“聆聽前輩和同事講課，有助于更加清晰、系統(tǒng)地了解其他專業(yè)的知識，開闊思路，對火箭研制試驗工作有了更加全面的認識。在講臺上分享自己的專業(yè)知識，對自己來說也是再學習、再消化、再吸收的過程，受益良多。”姜周表示。

曾經(jīng)，長七火箭的研制推動了我國運載火箭的技術(shù)進步，為我國未來大規(guī)模開發(fā)利用空間資源提供了堅實基礎(chǔ)，培養(yǎng)了一批技術(shù)人才，為后續(xù)運載火箭的研制打下了良好基礎(chǔ)。如今，在這個優(yōu)秀的團隊中，精益求精工作、注重創(chuàng)新發(fā)展的良好氛圍也正激勵著一代代年輕設(shè)計師成長成才，在后續(xù)空間站任務(wù)及其他航天發(fā)射任務(wù)中挑大梁擔重任。

飛船貨運哪家強 運力最大是天舟

習近平總書記指出，要矢志不移自主創(chuàng)新，堅定創(chuàng)新信心，著力增強自主創(chuàng)新能力。自主創(chuàng)新是我們攀登世界科技高峰的必由之路。

作為我國空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首發(fā)航天器，航天科技集團五院抓總研制的天舟六號是改進型天舟貨運飛船的首發(fā)船，承擔著空間站物資保障、在軌支持和空間科學試驗的任務(wù)。飛船呈現(xiàn)出新面貌、釋放出更多潛能，也預示著在未來空間站任務(wù)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

改進型天舟貨運飛船“改”了哪？一組數(shù)據(jù)展現(xiàn)出天舟六號貨運飛船的運輸能力比“兄長們”有了顯著提升：密封艙貨物裝載空間由18.1立方米增加至22.5立方米，裝載能力由5.5噸增加至6.7噸；整船物資裝載能力由6.9噸提高至7.4噸，上行載貨比由0.51提高至0.53。盡管同為“貨物艙+推進艙”兩艙構(gòu)型，但天舟六號的密封艙裝載空間更大了，后錐段密封艙能“進人”了。

航天科技集團五院天舟六號貨運飛船副總指揮李志輝介紹，天舟貨運飛船的貨物艙由前錐段、柱段、后錐段組成。以往，天舟一號到五號飛船的貨物艙中，前錐段和柱段作為密封艙相互連通，后錐段部分則作為非密封艙通過球底隔開了。天舟六號則將球底挪到了后錐段下部，使得三段全部連通。貨物艙密封艙裝載空間增加了4.4立方米，裝載能力增加了1.2噸。與空間站對接后，人可以直接進入后錐段密封艙，航天員取貨更加方便。

從推進艙看，推進艙的貯箱數(shù)量由8個減少至4個，原來安裝在貨物艙后錐段的儀器設(shè)備全部移至推進艙內(nèi)。這既減輕了100多公斤重量，又為貨物艙釋放了珍貴的裝載空間。

本次天舟六號貨運飛船攜帶了3人280天的航天員生活物資、平臺維修備件以及各類試驗載荷上天，裝載貨物約260件，上行補加推進劑700公斤，運輸物資總重約5.8噸。改進后的“天舟”是世界現(xiàn)役貨運飛船中運輸能力最大的，載貨比也是最高的。

常規(guī)貨物和超規(guī)貨物都能運。從某種意義上講，天舟貨運飛船上行能力變強將提升空間站應(yīng)用與發(fā)展的高度。從任務(wù)安排看，隨著上行運輸能力的提升，新批次天舟貨運飛船發(fā)射頻次由2年4發(fā)降低至2年3發(fā)，提高了空間站工程綜合效益。

航天科技集團五院貨運飛船系統(tǒng)總體主任設(shè)計師雷劍宇介紹，隨著天舟六號貨運飛船的成功發(fā)射，天舟貨運飛船擁有了全密封、半密封半開放、全開放3個型譜結(jié)構(gòu)，布局更為合理、分工更為明晰：全密封型譜滿足空間站常規(guī)任務(wù)和日常需求；半密封型譜突出大型艙外設(shè)備和試驗載荷運輸能力，主要執(zhí)行應(yīng)急維修任務(wù)；全開放型譜實現(xiàn)超大型試驗載荷整體運輸，支持空間站發(fā)展重大科學任務(wù)能力。

改進后的飛船不但增強了常規(guī)貨物運輸能力，而且為超規(guī)格大尺寸大質(zhì)量、嚴苛運輸保障要求等特殊貨物和試驗載荷運送提供了諸多便利條件。以本次運輸?shù)目臻g站電推進氙氣瓶組件為例，這一組件重約160公斤，是目前貨運飛船為我國空間站運送的單件最重貨物。

運送重量更大的氙氣瓶組件，可以給空間站補充更多“燃料”。貨運飛船和空間站對接后，航天員將把氙氣瓶拆下來，通過出艙活動安裝在夢天實驗艙艙外。160公斤在太空環(huán)境中“很輕”，在地面裝載卻并不容易。研制團隊制定詳細工藝方案并設(shè)計了專用的艙內(nèi)安裝工裝，在北京進行整船裝載和測試驗證，最終在發(fā)射場一步安裝到位。

在保質(zhì)量、保成功的前提下提高效率，做到“一步正樣”。天舟六號到十一號貨運飛船仍然采取組批研制生產(chǎn)模式。相比上一批次飛船，天舟六號整船改動較大，但從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)測試、試驗，再到最后飛上太空的，都是同一艘飛船。“研制團隊在地面開展大量從元器件級、單機級到整船級的試驗驗證工作，以高質(zhì)量保證成功；通過數(shù)字化研制生產(chǎn)，以及批量訂貨、規(guī)模化生產(chǎn)等多種方式提高效率。”李志輝說。

團隊在飛船研制過程中積極落實數(shù)字航天戰(zhàn)略，開展全流程數(shù)字化設(shè)計生產(chǎn)和仿真試驗工作，單艘飛船的研制周期縮短了6個月。通過重新設(shè)計布局，天舟六號飛船推進艙內(nèi)貯箱減少了一半。設(shè)備的增減并非簡單挪移，而是體現(xiàn)了設(shè)計師“螺螄殼里做道場”的匠心巧思。同時，天舟六號推進艙實現(xiàn)了單艙力學試驗和整船力學試驗的一次通過，充分發(fā)揮了數(shù)字模型仿真在產(chǎn)品研制道路上的加速器作用。

探索奧秘 共贏未來

習近平總書記指出，“空間技術(shù)深刻改變了人類對宇宙的認知，為人類社會進步提供了重要動力，同時浩瀚的空天還有許多未知的奧秘有待探索，必須推動空間科學、空間技術(shù)、空間應(yīng)用全面發(fā)展”。

“注重應(yīng)用效益”是中國空間站的鮮明特點。步入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段后，天舟貨運飛船運送的“貨物”與以往大不相同。

首訪太空實驗室，上行貨物種類多。隨著中國空間站建造完成，國家太空實驗室也將投入運轉(zhuǎn)。李志輝介紹，作為到訪國家太空實驗室的首位“訪客”，在停靠空間站期間，天舟六號有4項主要任務(wù)：實施物資補給、配合完成空間站組合體姿態(tài)和軌道控制、開展空間科學實驗、下行廢棄物并受控隕落。

國家太空實驗室具有平臺規(guī)模大、能力可拓展、實驗設(shè)施可升級、載荷可更換等優(yōu)勢，能夠為航天醫(yī)學實驗、空間科學研究與應(yīng)用、航天技術(shù)試驗等多個領(lǐng)域的科學實驗和技術(shù)試驗提供得天獨厚的條件。此次天舟六號攜帶的“貨物”中，就包含不少實驗樣品。

“改進后的‘天舟’運輸能力大幅提升，上行有余量，未來可以非常從容地支持實驗項目。這也為后續(xù)空間站的應(yīng)用與發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。”雷劍宇表示。

作為空間“孵化器”和實驗平臺支持在軌試驗。“天舟”本身也具備開展近地空間搭載試（實）驗的能力。天舟系列貨運飛船秉承“一次飛行，多方受益”的全局發(fā)展理念，能夠支持新技術(shù)、新科學、新應(yīng)用領(lǐng)域開拓。本次任務(wù)中，天舟六號就以開放姿態(tài)聯(lián)合國內(nèi)科研院所、大學，開展了超臨界流載荷、“連理衛(wèi)星”、新型激光雷達三項在軌飛行試驗。

其中，中科院力學所牽頭研制的超臨界流載荷，建立微重力環(huán)狀熱毛細對流體系，開展空間熱對流失穩(wěn)多級演化等科學問題研究。“連理衛(wèi)星”由大連理工大學設(shè)計制造，為20公斤級亞米級高分辨率遙感衛(wèi)星。中電集團的新型激光雷達采用組合化小型化設(shè)計，作用距離更遠、精度更高。

在軌飛行經(jīng)驗豐富，是“天舟”團隊的優(yōu)勢，科研院所、高校的特點則是理念新穎、創(chuàng)新氛圍濃厚。雙方在合作中優(yōu)勢互補、聯(lián)合進行在軌試驗方案設(shè)計，既取得了良好成效又開闊了思路。“搭載飛行試驗載荷、開展空間技術(shù)試驗是‘天舟’的主要任務(wù)之一。每次飛行任務(wù)中，飛船都會搭載一些在軌試驗項目載荷。我們主動幫助相關(guān)科研機構(gòu)解決上行運輸及在軌相關(guān)問題，分享工程研制經(jīng)驗。目前看來，工作很有成效，試驗載荷的質(zhì)量和數(shù)量都在穩(wěn)步提升。”雷劍宇說。

為我國空間科學實驗搭建的舞臺越來越大。載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員呂從民介紹，空間應(yīng)用系統(tǒng)通過天舟六號貨運飛船上行實（試）驗載荷、實驗單元及樣品、共用支持類設(shè)備、實驗耗材和備品備件等，共計98件產(chǎn)品，總重量約714公斤。貨運飛船與空間站完成快速交會對接后，由航天員將上述產(chǎn)品轉(zhuǎn)運至空間站艙內(nèi)，按飛行任務(wù)規(guī)劃陸續(xù)開展空間生命科學與生物技術(shù)、微重力流體物理與燃燒科學、空間材料科學、空間應(yīng)用新技術(shù)試驗4個領(lǐng)域共29項科學實驗和應(yīng)用試驗。

此外，作為國家級太空實驗室和國際科技合作交流平臺，中國空間站在國際合作方面同樣前景廣闊。據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，中國載人航天工程辦公室與聯(lián)合國外空司共同遴選的首批實驗項目，計劃于今年開始陸續(xù)上行，在中國空間站開展實驗研究。（航科軒）