废品回收热备(废热回收装置)

　　我国首艘太空货运飞船天舟一号将在今年4月中下旬发射，它将与天宫二号交会对接，为天宫二号“太空加油”，开展推进剂在轨补加等技术验证，为中国2022年前后建成空间站“搭桥铺路”。作为我国第一艘货运飞船，“天舟一号”到底长什么样？一次能运多少货物？在世界上位于什么水平？

　　【“天舟一号”长啥样】

　　货运飞船天舟一号是中国自主研制的全新的飞行器，主要承担为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等任务，并且下行一些空间站废弃物。

　　天舟一号是全密封货运飞船，它采用两舱构型，由货物舱和推进舱组成。其总长为10.6米，最大直径3.35米，起飞质量重约13吨，太阳帆板展开后最大宽度14.9米。其体积比天宫二号和神舟飞船都要大，实际上，它是目前我国体积最大、重量最大的航天器。

　　天舟一号全长10.6米，最大直径3.35米，重13吨，它的个头比天宫二号和神舟飞船都要大，是目前我国体积最大、重量最重的航天器。

　　【有啥本事】

　　1、能装！一次可将6.5吨重货物运上太空

　　今年即将发射的天舟一号货运飞船，主要承担货物运输和推进剂太空在轨补加的工作。作为一艘货运飞船，一次能运多少货物，便是衡量它能力高低的关键指标了。

　　天舟一号货运飞船的高度接近11米，是一个两舱式的结构，下面一段直径较细的是推进舱，为飞船在空间运行提供动力，上面一段直径较粗的就是货物舱了，运往天宫二号空间实验室的物资就是放在这个舱段内，天舟一号的运载能力也十分出色，它一次可以将6.5吨重的货物运上太空。

　　目前我们的神舟飞船，一次除运送航天员外，还能携带300公斤物品。但未来航天员要在空间站长期工作生活，就必须储备大量的食物、水、氧气和备份材料，这就需要更大的货运飞船，一次性把几吨重的货物送上去。

　　此外，其强大运载能力还表现在载货比指标上。据天舟一号货运飞船总设计师白明生介绍，天舟运载能力是根据空间站的规模来设计的，天舟一号的载货比(即货物重量占整个飞船的总重量的比例，是考核货运飞船的主要指标，载货比数值越高，说明运载效率越高)较高，将来还可以进一步优化到0.48，该数值将超越欧洲、日本等国家的现役货运飞船，处于国际领先水平。

　　2、可实现“空中加油”

　　未来我国的空间站在太空轨道运行，会受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度，为了要保持原有的高度，就必须消耗燃料推动空间站上升，这就需要货运飞船为空间站进行燃料补充。天舟一号与天宫二号对接之后，将通过一些特有的接口将燃料加注到天宫二号中。

　　白明生介绍，推进剂补加任务，是跟神舟飞船一个重大的区别，左边两个是氧化剂的，右边两个是燃烧剂的。正常使用一个就够了，另外一个是备份，假如一个出故障了，再用另外一个。

　　除了燃料补加任务，天舟一号要与天宫二号空间实验室总共进行三次交会对接，其中自主快速交会对接是一项全新的实验，要求两个航天器在6个小时左右实现对接。

　　白明生表示，这个也是比较新的一个试验项目。突破以后将来包括载人船、货船都可以采取这个对接方式，这样对接时间就短了，载人船对接时间短了，航天员也会舒服一些，这样还是很有意义的。

　　3、未来能满足空间站不同货运需求

　　天舟一号只是开始。专家介绍，天舟货运飞船采用型谱化方案，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，形成全密封、半密封和全开放货运飞船3种型谱，未来能满足空间站不同货物运输需求。

　　按计划，中国未来将用长征五号大推力运载火箭发射空间站核心舱。到2020年，将建成由核心舱、实验舱、节点舱、载人飞船和货运飞船组成的总重80吨的空间站。到2024年由美国和俄罗斯等国家主导的国际空间站退役后，中国可能成为全球唯一拥有空间站的国家。

　　【要完成哪些飞行任务】

　　天舟一号将与天宫二号进行三次对接

　　按计划，天舟一号发射入轨后，将与在轨运行的天宫二号先后进行3次交会对接、3次推进剂在轨补加以及空间应用和航天技术等多领域的实验项目。

　　第一次与天宫二号交会对接预计于发射入轨两天后进行，二者组合体随后在轨飞行两个月。期间，计划完成3次推进剂在轨补加试验，同时测试货运飞船对组合体的控制能力。

　　推进剂在轨补加技术俗称“太空加油”技术，是天舟一号核心目标任务之一，是空间站建设的标配。由于空间站在太空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，为了保持原有高度，就必须消耗燃料推动其上升，这就需要货运飞船为空间站进行燃料补充。天舟一号将通过一些特有的接口将燃料加注到天宫二号中，创造中国航天新篇章。

　　上述任务完成后，天舟一号将与天宫二号分离，之后从另一侧与天宫二号进行二次对接。白明生指出，第二次对接的主要任务是进行绕飞实验，检验天舟一号前向对接能力。他解释说，天宫二号空间实验室和未来的空间站有前向后向两个对接口，这就要求货运飞船具备后向对接和前向对接能力。届时，天舟一号与天宫二号分离后，再绕飞天宫二号进行前向对接。

　　完成绕飞试验以后，天舟一号将与天宫二号再次分离，各自独立飞行3个月。这期间，天舟一号的主要任务是完成搭载的空间科学试验。之后，按照计划，天舟一号第三次实现与天宫二号交会对接。值得一提的是这次交会将用约6个小时完成，将是一次名副其实的自主快速交会对接。

　　这个也是比较新的一个试验项目。突破以后将来包括载人船、货船都可以采取这个对接方式，这样对接时间就短了，载人船对接时间短了，航天员也会舒服一些，这样还是很有意义的。

　　除了空中加油和交会对接实验之外，天舟一号还开展多项科学实验研究及技术验证试验。其中，“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”将在轨测试高精度静电悬浮加速度计的工作性能，获得的试验结果将为我国“卫星重力测量”“空间引力波探测”等空间计划提供重要支撑。此外，“微重力对细胞增殖和分化影响研究”项目有望应用于心脏和肝脏疾病的治疗、器官移植、生殖健康以及预防和治疗骨质变化疾病等方面。全部完成上述任务后，天舟一号将受控离轨，陨落至预定安全海域。

　　长征七号运载火箭

　　【运载工具】

　　长征七号 安全性能高位再攀升

　　即将承担天舟一号货运飞船发射任务的是长征七号运载火箭，它们一起组成了空间实验室的货物运输系统。

　　长征七号是新一代中型运载火箭。可为我国载人航天工程发射货运飞船，也可用于发射人造卫星等其他载荷。箭体总长53.1米，芯级直径3.35米，捆绑4个直径2.25米的助推器，采用液氧煤油发动机等新技术，近地轨道运载能力13.5吨。

　　航天科技集团一院长征七号运载火箭总指挥王小军介绍说，正是运载能力强、可靠性高，它才能承担发射天舟一号货运飞船的任务。

　　此外，长征七号的安全性也有进一步提升，具体来说，现役其他运载火箭可靠性达到97%，长征七号进一步提升到98%。虽然其首飞表现完美，但是为适应即将到来的发射任务，长征七号遥二火箭在首飞试验结果分析基础上，按照发射天舟一号货运飞船的状态变化要求，进行了相应优化设计，进一步提高了相关产品的可靠性，以满足发射的任务要求。

　　长征七号遥二火箭按流程完成了出厂前的所有研制工作，从天津港启程后，经海路运输安全运抵文昌航天发射场，并随后开展发射场区总装和测试工作。目前，发射场设施设备状态良好，各项准备工作有序进行。对长征七号与天舟一号即将开启的太空旅程，航天科技集团长征七号运载火箭副总设计师程堂明表示十分期待，因为长征七号的当初立项就是为发射货运飞船，可以说为货运飞船而生的，而这将是其履行使命的第一次应用发射，意义重大。现在只待迎来激动人心的发射时刻。

　　【现状】天舟一号正在发射场区开展测试

　　目前，天舟一号飞行任务各项准备工作正按计划紧张开展。其中，天舟一号货运飞船正在发射场区开展相关测试工作；发射天舟一号的长征七号遥二火箭，已经完成出厂前的各项准备工作；各类空间试验载荷，已完成产品生产和测试工作；天宫二号在轨运行状态良好；海南岛上的文昌航天发射场、测控通信系统和空间站系统，正在按计划进行任务相关准备工作。

　　【未来】中国空间站组装建造计划2022年完成

　　如果这些都顺利完成，中国载人航天工程“三步走”战略中的“第二步”就算稳稳走完了，可以着手建设空间站，当然，我国的空间站研制建设各项工作也在稳步推进，后续将先后发射空间站核心舱和实验舱，计划2022年完成空间站的在轨组装建造。届时，建成中国自己的空间站这一梦想将成为现实。

　　资料图：中国天舟货运飞船连接天宫的未来结构图

　　【细数当今货运飞船】

　　虽然现在只有俄罗斯的“联盟”号一种载人飞船可以为国际空间站提供乘员的天地往返，但是能为国际空间站提供物资运输的货运飞船却有多种，除了美国轨道科学公司的“天鹅座”货运飞船外，美国太空探索技术公司的“龙”货运飞船，俄罗斯的“进步”货运飞船、欧洲的自动转移飞行器、日本的H-2转移飞行器等，都能为国际空间站提供货物运输。

　　货运飞船是从载人飞船演变过来的。在20世纪70年代，前苏联和美国开始发展体积大、寿命长、用途广的空间站。刚开始时，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物资，因而大大影响了空间站的运行寿命和站上航天员在轨工作时间。

　　俄罗斯：“进步”号 货运飞船里的“长子”

　　随着前苏联空间站的不断发展，对运货量的要求也日益增加，前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，即去掉了“联盟”号飞船上的座椅、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。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，又可以降低成本，还很安全，可以说是一个创新。

　　俄罗斯“进步”M-M货运飞船

　　改装后的货运飞船称为“进步”号。第一艘“进步”号货运飞船是1978年1月20日升空的，飞往了“礼炮”6号空间站。此后，前苏联/俄罗斯又对“进步”号货运飞船进行了多次改型。“进步”号系列飞船可以装1.7至2.4吨的货物，当“进步”号与空间站对接时，乘员进入货物舱搬货到空间站，在“进步”号飞船脱离空间站之前，乘员可把空间站上1至1.7吨的垃圾转移到货物舱中，再入大气层时随飞船一起烧毁。

　　欧洲：自动转移飞行器 堪称运载“大力士”

　　欧洲的货运飞船叫自动转移飞行器，形状像个大圆筒，外表呈蛋壳色，全长10米，最大直径为4.5米，重量约10吨。它的运货能力可达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。

　　体积像双层巴士一样的自动转移飞行器有4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。

　　因为“自动转移”飞行器的通风风扇和空调设备的噪音低，所以空间站乘员常睡在加压舱里面；乘员也可在里面用日常的湿毛巾和洗发精保持个人卫生。

　　欧洲自动转移飞行器（右）和国际空间站对接后航天员搬运货物示意图

　　根据计划，自动转移飞行器今后将不再发射。不过，欧洲航天局将在自动转移飞行器基础上，研制可以运送货物返回地球的“先进再入飞行器”货运飞船，预计在2017年或2018年首飞。最终，欧洲将独立研制出载人飞船。

　　日报：H-2转移飞行器 运送大件本领高

　　从2009年起到2014年10月底，日本先后向国际空间站发射了5个名叫H-2转移飞行器的货运飞船。这种飞船的货物运载能力约为6吨，最大特点是可运送体积较大的设备。

　　由于它的舱门大，与空间站的接口各边均加宽到约1.2米，所以可以搬运其他货运飞船无法搬送的大型装置。例如，与欧洲自动转移飞行器相比，H-2转移飞行器可运送更大的物体，如空间站内部书架大小的设备架，以及其它大型站外仪器与设备。日本认为，在美国航天飞机2011年退役后，H-2转移飞行器可成为唯一能向空间站运送大型物体的飞船。

　　日本计划向国际空间站总共发射6个H-2转移飞行器，每年发射1个。另外，日本拟在H-2转移飞行器基础上研制可从空间站带回货物的H-2转移飞行器-R，首个H-2转移飞行器-R计划在2016年到2018年之间发射。最终，日本将研制载人飞船。

　　美国：

　　“龙”飞船 带回物体是绝招

　　与上述由政府投资研制的民用货运飞船不同，美国有两个私营公司自行投资研制的商用货运飞船，一种是美国太空探索技术公司研制的载货型“龙”飞船，另一种是美国轨道科学公司研制的“天鹅座”飞船。

　　在海上回收“龙”飞船

　　“龙”飞船是所有货运飞船中唯一可以运回物品的，这是因为该飞船带有热防护罩，可在返回时耐受极高温安全降落，而其他飞船不具有热防护罩，只能在再入大气时烧毁。“龙”飞船长5.9米，最大直径3.6米，自重只有4.2吨。其运送载荷最大质量6吨，返回载荷最大质量3吨。

　　“龙”飞船采用降落伞水上溅落的回收方式。到2014年9月，“龙”飞船已完成4次商业补给任务。

　　根据太空探索技术公司与美国航空航天局签署的价值16亿美元的商业补给服务合同，到2016年，将总共发射12艘载货型“龙”飞船，向国际空间站运送20吨货物，以及从国际空间站带回样品。2017年，太空探索技术公司还将用新研制的载人型“龙”飞船运送航天员到国际空间站并返回。

　　“天鹅座”飞船 成熟技术降成本

　　美国轨道科学公司研制的“天鹅座”飞船于2013年9月18日进行了首次验证飞行。2014年1月、7月，“天鹅座”飞船正式完成了2次国际空间站商业补给服务任务，但几天前在执行第3次商业补给服务任务时失败。

　　“天鹅座”飞船的设计，继承了轨道科学公司及其合作者经飞行验证的航天器技术，由加压货物舱与通用服务舱组成。采用成熟技术的目的是降低成本、风险，减少研制周期。

　　根据美国轨道科学公司与美国航空航天局签署的价值19亿美元的商业补给服务合同，在2016年前，将发射8艘“天鹅座”飞船，向国际空间站运送20吨货物任务。但由于第3艘飞船发射失败，所以该计划要向后推迟实施。

　　延伸阅读

　　不止为“运货”

　　除了“运货”的本职工作以外，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情况下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。目前，国际空间站主要是靠货运飞船提升空间站的轨道高度，以抵消大气阻力的影响，并使国际空间站与将要与之对接的天地往返运输器处于最佳对接位置。它有时也用于机动国际空间站轨道位置，以便躲避飞来的太空垃圾。

　　“进步”系列飞船还曾两次用于试验人造月亮。1993年2月4日，“进步”货运飞船离开了和平号空间站，它携带一把折叠好的巨大“太阳伞”—人造月亮。12分钟以后，它在离空间站160米的地方被打开，然后用这把直径22米的“太阳伞”，在距离地球350千米高的地方进行了人造月亮的照明试验，向处于黑夜的欧洲地区反射了一道宽约10千米的亮光，其亮度相当于月亮的2-3倍，从南到北扫过地球，依次照亮了里昂、日内瓦、慕尼黑和白俄罗斯。1999年2月4日，俄罗斯用“进步”系列飞船再次实施了一次人造月亮试验。

　　俄罗斯“进步”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，落到被称为“航天器坟场”的南太平洋某一区域。