天舟一号发射在即：零窗口发射+太空加油

　　据央视新闻4月19日报道，天舟一号发射任务昨天（18日）进行最后一次全区合练，结果表明，各系统组织指挥畅通，技术状态正确，参试设备状态良好。

　　这次合练由文昌航天发射场组织实施，是除“点火发射”之外，参试测控通信系统最多、最全、最贴近实战的一次综合模拟演练，也是发射前的最后一次合练。目前，发射场测发、测控、通信、气象、勤保五大系统同步展开工作。按计划，天舟一号货运飞船将于本月20日至24日择机发射，从气象会商结果来看，发射窗口时间段气象条件满足发射要求。此次发射是零窗口发射，面临着极大挑战。

　　

　　天舟一号飞行任务发射场区指挥部指挥长张学宇：零窗口发射在文昌场区是属于首次，主要是货运飞船入轨以后要和天宫二号要准确地对接，就要各系统协调配合，精准操控、精确决策，确保飞船能够准时成功圆满地入轨，目前各项装备的状态和参数正常，具备发射条件。

　　什么是“零窗口”发射？

　　发射窗口是指运载火箭携带着航天器发射升空比较合适的一个时间范围，有的以小时计算，有的以天计算，在此期间火箭都可以发射。由于此次发射天舟一号飞船要和天宫二号空间实验室实现交会对接，对发射精度要求很高，因此，发射窗口不是一个时间范围，而是一个确定的时间点，一秒都不能差，这就是航天人所说的“零窗口”，这对于火箭和发射场系统的可靠性提出了很高的要求。

　　航天科技集团一院长征七号运载火箭总指挥王小军表示，因为“零窗口”发射，所以火箭组成需要复杂的系统。另外，在射前的操作、流程也是非常复杂。在这个工作过程中间任何一个环节出了问题，我们就在保证零窗口发射中都会存在一定的困难。

　　除了火箭本身的原因外，海南多雨的天气也成为影响火箭准点起程的重要因素。设计人员在研制长征七号之初，就为它增加了“防雨防水”这项本领，使它成为我国第一款能在中雨条件下发射的运载火箭，保证了在恶劣天气下也能实现零窗口发射的能力。

　　除了海南文昌发射中心，中国目前投入使用的发射场基本都处于我国中、西部地区，干燥少雨。而由于长征七号火箭是在海南文昌发射，这里潮湿多雨的气候和火箭里面的低温燃料，使得“防水”的需求首次出现在中国运载火箭的研制中。

　　“太空快递小哥”准备首飞

　　

　　据中国载人航天工程办公室消息，天舟一号货运飞船与长征七号遥二运载火箭于4月17日完成了总装测试等技术区各项工作。当天7时30分，承载着长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体的活动发射平台驶出总装测试厂房，平稳行驶约2.5小时后，垂直转运至发射区。之后，将在发射区开展天舟一号货运飞船与长征七号遥二运载火箭功能检查和联合测试工作，完成最终状态确认后，火箭加注推进剂，计划4月20日至24日择机发射。

　　天舟一号是我国自主研制的首艘货运飞船，由于它只运货，不送人，所以被一些媒体昵称为“快递小哥”。它采用两舱式结构，直径较小的是推进舱，直径较大的为货物舱。其最大直径达到3.35米，飞船全长10.6米，载荷能力达到了6.5吨，满载货物时重13.5吨。如果此次满载的话，它很可能将成为中国发射进入太空的质量最大的有效载荷。甚至比天宫二号空间实验室还大，后者全长10.4米，直径同为3.35米，质量为8.6吨。

　　中国首次“太空加油”引人瞩目

　　

　　据了解，天舟一号采用两舱构型，由货物舱和推进舱组成。天舟一号的核心目标任务之一就是验证推进剂在轨补加技术，这也被俗称为“太空加油”技术。空间站为了维持其轨道高度，飞行过程中必须消耗燃料。为了使空间站长期使用，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。

　　专家表示，无论是空间实验室还是空间站，在近地轨道运行都会由于空气阻力而“掉高度”，如果不能维持高度，其在轨寿命将比较有限。这需要火箭发动机适时启动以保持轨道高度，但是其携带的燃料是有限的。这就为被称为“太空加油”的在轨推进剂补加技术提出了需求。目前掌握推进剂在轨补加技术的只有美俄两国，此次天舟一号的一个重要使命就是验证这项技术，这也是决定中国未来空间站能否顺利发展的关键技术之一。为此，先期发射入轨的天宫二号安装了一套全新的补加系统，其补加原理类似于油管与油枪的对接，不过精度和密封性要求非常高。

　　专家表示，目前国际上还有一种维持轨道的补充方式，就是货运飞船与空间站对接后，利用自身发动机“烧掉”多余的燃料抬高空间站轨道。不过这种轨道维持方式对于飞船的位置、对接口受力都有很高要求，另外这种方式也不够灵活。

　　根据加拿大麦克唐纳·德特威勒公司的估算，2012~2020年，可能有100多颗地球同步轨道通信卫星因燃料耗尽而失效，替换这些卫星的成本高达300亿~360亿美元。如果能够通过在轨加注系统为这些在轨航天器补充燃料，延长其使用寿命，可以有效降低发射成本。

　　“太空加油”将是中国航天继掌握空间交会对接技术之后，具有标志意义的里程碑。它将使建设长期驻留、有人照料的空间站具备基本前提，为2020年后建成“太空家园”，催生中国空间站时代奠定基础。

　　现役运载能力最强货船

　　

　　专家表示，中国计划在2022年前后建成空间站，其初步规模包括一个核心舱和两个实验舱，如果想保持航天员长期在轨飞行，货运飞船是必可不少的。

　　专家表示，货运飞船是从载人飞船演变过来的。运货飞船可以运输推进剂燃料、维修和更换的设备、航天员的生活、工作用品以及空间科学实验设备和用品等，此外还能用于调整空间站轨道高度。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公斤的物资，无法满足需求。苏联率先在联盟号载人飞船的基础上研制了进步号货运飞船，其货舱容积为6.6立方米，运载能力为2.6吨，并可进行在轨推进剂补加服务。欧洲的货运飞船叫自动转移飞行器，全长10米，最大直径为4.5米，重量约10吨，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，但目前已经停止建造。

　　美国的“龙”飞船长5.9米，最大直径3.7米，其运送载荷最大质量6吨，返回载荷最大质量3吨，它也是货运飞船中往地球运回物品的高手。此外，美国的“天鹅座”和日本的HTV货运飞船运载能力分别为2.7吨和6吨。总体来说，天舟一号的运载能力是居于前列的，而在现役货运飞船中其运载能力是最大的。