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天舟货运飞船全解析!天舟能力有多强?未来构型如何变?各国货船排第几?

2023-05-10 22:39 作者:熹天取经  | 我要投稿

天舟货运飞船全解析

 

天舟六号成功发射!功能拓展能力出色!一路走来如何步步突破?天舟新构型如何开拓?各国货船排名,天舟是第几个?咱们一一解析!

 

第一,天舟六号装了什么?

这次送了新东西,一组电推进氙气瓶。它是干什么用的呢?空间站上有电推进系统,核心舱有四个霍尔电推。它是通过电离惰性气体、高速喷出,产生推力,用来为空间站维持轨道。电推虽然推力小,但是能精确调整、工作时间也长,而且用爱发电,太阳光来发电,能细水长流地发挥作用。这次送上去的惰性气体氙气瓶,就是干这个的。

其它的是常规物资,服装、食品、饮用水,吃喝拉撒必须满足。但比以往来的要多一些。因为天舟六号是今年唯一货船,要满足神舟十六号半年和部分神舟十七号乘组时段的需求。比如,这次新鲜水果带了大约70公斤,是天舟五号的2倍。

而除了物资,必带的还有推进剂,这次带了1.75吨,1吨多是天舟六号自己用,700公斤是给空间站加油的。

 

第二,天舟六号有什么新特点?

概括起来两个首次!空间站转入应用与发展阶段后的首次飞行任务。新一批次货运飞船中,首艘执行任务的。咱们国家货船是一批一批造的,天舟六号到天舟十一号是同一批,一共六艘。

新批次、新气象,最大变化是空间更大、装货更多!

装货有效容积从18.1立方米提升到22.5立方米,扩大了20%多。货物运载能力从6.9吨提升到大约7.4吨,

如何实现的呢?

货船的推进舱里原来有八个推进剂贮箱,现在改为了四个,减少了四个,空间腾出来了。然后把原来货物舱后锥段的平台电子设备挪到了推进舱里。再把后锥段密封起来,就可以装货了,扩大了货物有效容积。妙啊!平台配置上也做了优化,天舟五号和之前的货船用的是窄波束中继终端,天舟六号开始的新一批,配置的相控阵中继终端。这样,在不影响测控能力的情况下,成本大大降低。此外,元器件国产化比例也大大的提高了。

 

第三,货运飞船的基本情况如何呢?

天舟整船长是10.65米,舱体最大直径为3.35米,最大起飞重量13.5吨。整体结构分成了货物舱和推进舱两段。未来天舟构型还能拓展,咱们一会儿说。

货物舱由前锥段、柱段、后锥段组成。柱段是天舟直径最大的地方,最大外径是3.35米,长度是4米。

货物舱里边,是“货架+标准装载结构”。货架是由铝蜂窝板结构的仪器板和立板组成的,高度大约是4米,有4层物资安装空间。货架上预留了通用的机械接口,可以通过标准装载结构,实现和货物的连接、固定,也可以适应舱外航天服、水箱、气瓶等特殊货物的运输任务。

推进舱是能源和动力舱段,主要布置太阳电池板、电池组等能源系统,还有贮箱、气瓶等推进补加设备和发动机组。推进舱是柱状的非密封结构,外径是2.776米,高度是3.2米。 

太阳电池板单翼展开宽度是14.9米,两翼面积约30平方米,比我家一个屋子大多了。采用的是三结砷化镓太阳电池片,发电差不多3kw。

姿态和轨道控制,配置了32台姿控和4台490N轨控发动机。 

推进剂补加是货船非常重要的任务。采用的是“增压气体回用+推进剂恒压挤压”方案。简单来说,空间站把自己推进剂贮箱气腔里的增压气体回抽到气瓶,这样贮箱背压就降低了,空间站和货船贮箱产生了压差。货船把推进剂挤压过去。

 

第四个问题,为什么说天舟不只是快递小哥?

这点咱们必须要更新观念了。因为天宫空间站、神舟、天舟的技术体系是保持一致的,它们对接之后,能够成为有机整体,那干的事情就多了,所以别叫人家快递小哥了,现在是全能王。

除了送货和推进剂补加,最起码还能干四件事儿。

一、可以并网供电,天舟和空间站是可以双向并网供电的。关键时刻,天舟能为空间站提供近1千瓦的电。也可以通过空间站为神舟飞船供电。

二、可以为空间站控制轨道。货船对接在后向的时候,利用货船尾部4组490牛发动机,可以进行空间站的轨道控制。

三、具备空间站遥测、数据传输等运营支持能力。空间站可以通过天舟的中继天线,下行百兆高速数据。

四、可以作为试验平台。每次任务可以余出300公斤左右重量,用于上行试验载荷。货船作为试验平台有几个优势。每年能发射1到2次,频度高、成本低。平台能力强。货船能精确自主测定轨道,具备轨道机动能力,直径3. 35米的舱体还能放大型载荷。货船能留轨6个月以上,可以分阶段充分进行试验。同时,任务适应性好。天舟脱离空间站之后,可以根据试验需要和空间站编队飞行。可以释放微纳星、机动飞行器。还可以充当地基/空基定向武器试验靶标。再重复一遍,可以充当地基/空基定向武器试验靶标。而且,货船里里外外都能放试验载荷。内部可以安装包络尺寸不超过50厘米×65厘米×70厘米,重量不超过50公里的载荷。货舱柱段外侧,I象限和III象限部分区域能安装载荷。后锥段内壁、外壁桁架也有16个试验载荷安装平台。此前,天舟五号搭载了三项试验载荷,而天舟一号以来货船已经搭载了十多项实验。

 

第五个问题,天舟未来还会有新变化吗?

天舟货运飞船设计之初,是按照模块化的思路来设计的。包括了推进舱、密封货舱、半密封半开放货舱和全开放货舱,四个模块。

根据任务需要,推进舱模块和另外三种模块的一种搭配组合,从而形成天舟货运飞船三种构型的型谱。

现在咱们看到的,包括天舟六号,都是推进舱+密封货舱的组合,主要执行密封加压货物运输,和推进剂补加工作。

推进舱+半密封半开放货舱的组合。半密封半开放模块,靠近推进舱的部分是打开的,另一端是密封的。这种组合除了具备全密封货船的运输能力外,还可以运送舱外非密封试验载荷,比如测控天线,以及舱外维修备件,比如太阳电池翼。

推进舱+全开放货舱的组合。用于运送空间站拓展舱段、大型天线等大型货物。

这三种构型的货运飞船配合使用,就可以满足空间站工程各类货物的运输需求了。相信这些构型以后都会逐步出现。 

 

第六个问题,天舟一路走来,是如何一步步升级的?

从2017年天舟一号首飞,到天舟六号,取得了一系列重要成果。

天舟一号,实现了7个“首次”,我就不一一念了啊。

天舟二号,首次在轨实施了遥操作交会对接试验,为空间站组装建造奠定了基础。 

天舟三号,降低了平台研制成本,系统配置优化,首次实施四贮箱状态飞行,实现了运输效益最大化。 

天舟四号,首次实施货包色彩标识,改进货物装载方案,装载效率提高,整船平均装载密度高达每立方米280公斤。

天舟五号,对接时间由6.5小时提升到2小时,创世界纪录。还利用上行运力资源,支持开展空间科学与技术试验,提高了综合效益。

这次天舟六号,性能再度提升。

 

第七个问题,各国货运飞船比较一下,天舟属于什么档次呢?

先说上行能力,天舟排行第二,高于俄罗斯的进步MS、日本的HTV、美国的天鹅座和龙飞船,比欧洲的ATV少。不过,ATV在完成5次货运任务之后,已经退役了。现役当中,天舟运货最多。 

另一个数据是货重比,也就是运送的货物重量和整船重量的比值,它最能反映货船的上行效率。这其中,天舟的货重比最高,达到了0.48。

天舟具备货物运输与废弃物销毁、推进剂在轨补加、全自主快速交会对接、空间应用和技术试验支持能力、组合体轨道控制、姿态控制能力。目前,欠缺的是货物返回和重复使用能力。这两点龙飞船更具优势。而未来,我国新一代载人飞船能运人、也能运货,并且具备返回重复使用能力,将弥补这一欠缺之处。

 

得出一个结论。天舟货运飞船实现了最初确定的“国际领先”的目标,运输效能高、任务范围广、自主能力强,在满足货物运输主任务的同时,也具备多维度在轨服务拓展能力。

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