你知道吗?快递小哥天舟一号其实是枚暖男

作者:蝌蚪君来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-04-21

不信你来看!

  由于前几天不知道天舟一号的确切发射时间,感觉整个科普圈子暗流涌动,只有蝌蚪君装的跟没事人一样。

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  直到昨天晚上,微博 @中国航天科工 放出了消息↓↓

你知道吗?快递小哥天舟一号其实是枚暖男

  蝌蚪君终于可以发(早就写好的)文章了.......

 

通知

天舟一号货运飞船将于

2017年4月20日

19:41

发射升空

  天舟一号,是怎样一艘货运飞船?

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“天宫一号”货运飞船生产车间

图源见水印

  “天舟一号”是我国自主研制的第一艘货运飞船,以“天宫”系列航天器为蓝本设计,是一型一次性使用的全密封货运飞船。“天舟一号”的全长约10.6米,起飞质量达到了13吨,是我国目前体积最大、重量最重的航天器。

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  与其他国家的现有货运飞船相比,“天舟一号”也算得上是一位重量级选手。

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“天舟一号”货运飞船的太空飞行3D示意图

图源:cmse.gov.cn

  “天舟一号”的外观像两个连接在一起的圆柱体,由前部直径3.35米的大型密封加压货舱,以及后部直径约2.8米的动力舱组成。它可以为“天宫二号”空间实验室运送消耗物品、推进剂、维修设备、维修器材和试验载荷设备,下行坠毁之前还能带走约6吨“天宫二号”产生的废弃物。简直就像会帮你把垃圾带下楼的外卖小哥一样暖。

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  “天舟一号”能够携带约6.5吨物资,其中包括2吨用于补给的火箭推进剂,运载能力相当于“神舟”载人飞船的20倍以上。由于设计优秀,“天舟一号”具备“薄皮大馅”(不是饺子)的优点,有效载荷接近发射重量的48%,如此强悍的运载能力在货运飞船大家族中名列前茅。

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“天舟一号”货运飞船有着优越的载货比

图源见水印

  作为中国货运飞船的开路先锋,“天舟一号“的主要任务是为后来者积累实践经验,类似于“第一个吃螃蟹的人”。

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  在为期三个多月的太空飞行中,“天舟一号”将与“天宫二号”先后进行三次自主交会对接,其中包括第一次尝试的6小时自主快速交会对接。与“天宫二号”对接为组合体的飞行过程中,“天舟一号”还将完成三次“太空加油”,为“天宫二号”进行三次在轨推进剂加注。除此之外,“天舟一号”还搭载了N多科研设备,将在独自飞行期间完成一系列空间科学实验

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“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室进行自主交会对接的3D示意图

图源:cmse.gov.cn

  说到推进剂加注,可能各位要好奇了。只听说过飞机空中加油,到了太空里,类似的任务要怎么完成呢?

  其实,推进剂在轨补加技术可谓是空间站建设的标配。随着航天技术的发展,人们越来越关注如何延长航天器的在轨寿命。虽说太空中接近真空状态,但近地轨道空间站在运行过程中还是会受到残存大气阻力的作用,其轨道高度因此会逐渐降低。如果不加注推进剂,早晚都要坠毁灭亡。

  为了避免这种状况,让空间站维持恒定的轨道高度,延长其在轨运行寿命,就需要及时补充燃料,“太空加油”技术便应运而生了。

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“天宫二号”空间实验室

图源:CCTV

  作为空间站领域的“扛把子”,俄罗斯(前苏联)最早研究并实现了“太空加油”技术。俄罗斯最早的“进步号”货运飞船带有4个橡胶隔膜贮箱,其中2个装燃料,2个装氧化剂。当飞船和空间站完成对接后,它们的推进剂加注管道就会自动连接并检查密封性。

  在确保密封无问题后,空间站上的压缩机会将被补加贮箱里的氮气压缩到高压气瓶中。而飞船则会通过高压氮气给加注贮箱加压,这样推进剂就被推送到了空间站上的被补加贮箱中。这一补加过程由地面或空间站控制,为避免推进剂泄露产生危害,需先加注燃料,再加注氧化剂。

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空间站补加系统原理图

图源:臧家亮. 空间站及其推进系统[J]. 载人航天,2003(2):29-36.

  俄罗斯的“太空加油”技术被称为压缩机法,而美国“轨道快车”计划则采用了泵输送法的补加方案。这种方案在实施时,需要先连接飞船的补加贮箱气腔与空间站的被补加贮箱气腔,当2个气腔实现压力平衡后,便用泵把推进剂送入被补加贮箱。压缩机法的一大缺点是质量大、能耗高,而泵输送法则克服了这一缺点,且对各种航天器都适用,“天舟一号”采用的极有可能也是泵输送法。

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中国载人航天系统组成

图源:中国载人航天官网

  如果“天舟一号”的使命能够顺利完成,中国载人航天工程“三步走”战略就基本走完了“第二步”,中国将按计划开建自己的空间站。为了配合空间站的建设和运行,在设计研制“天舟”货运飞船的过程中,我国航天专家们采用了型谱化方案,设计了全密封货物舱、半密封货物舱、全开放货物舱和推进舱四个模块,"天舟一号"的接班人中将出现全密封、半密封和全开放三种型谱的货运飞船,成为更加强大贴心的全能太空快递专家。

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  由于众所周知的政治原因,中国被排除在国际空间站项目之外,我们自己的空间站和货运飞船也姗姗来迟。如今,“天舟一号”货运飞船终于整装待发,中国航天事业也即将进入一个全新的时代。相信在不久的将来,安居“天宫”的中国航天员们,一定会收到来自“天舟”的特快专递。

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