天舟一号的基本资料

昨晚19:41，是中国航天史上值得记忆的时刻。天舟一号货运飞船成功发射飞往太空，将与天宫二号空间实验室进行交会对接，开展推进剂在轨补加、空间科学和技术等试验验证。

一、天舟一号的核心任务

第一，检验“太空加油”技术。货运飞船的在轨推进剂补加技术，即“太空加油”，将是“太空之家”能够连续工作十年的重要保障。突破和掌握推进剂补加技术，解决空间站能源供给问题，将为我国顺利进入载人空间站建设运营阶段奠定基础。

天舟一号发射进入轨道后，将与天宫二号进行首次对接，两个航天器组成的组合体将进行两个月的在轨飞行。在此期间完成推进剂在轨补加试验，按计划将开展多次试验。

第二，完成三次交会对接任务。未来的空间站包括核心舱和两个实验舱，与货运飞船形成组合体后由货运飞船提供主动力，其目的主要在于尽量减少空间站动力、能源等消耗，延长空间站寿命；核心舱前后方向与垂直下方分别设有对接口，未来去往空间站执行任务的载人飞船或货运飞船很可能从不同方向进行交会对接。

天舟一号进入太空后，将与天宫二号将进行三次交会对接。第一次交会对接后将测试货运飞船对组合体的控制能力，第二次交会对接是从不同接口方向进行对接。在最后一次交会对接中，天舟一号将采用自主快速交会对接技术。

第三，以天基测控体制为主进行飞行控制。以往，我们对航天器的跟踪、测控以及在轨异常的及时监测处置，主要依赖陆基测控站和海基测量船。这需要耗费大量人力物力建造、维护地面测控站和海上测量船，研制人员奔波在各个站点之间开展相关试验，并且受到跨国、跨境等地域限制。

天舟一号货运飞船将原本在地面或海上的测量系统“搬”到了天上，打破了在地面或海上的地域限制，实现了对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪，以确保对在轨异常的及时监测处置。

二、三次交会对接的特点

第一次交会对接：耀眼阳光下的太空之吻。

不同于以往神舟飞船和天宫目标飞行器在对接前要先找平，本次天舟一号、天宫二号在飞行轨道的任意相位差条件下均可实现完美对接。在第一次交会对接中，新研制的光学成像敏感器将首次在阳照区开展工作。这要求敏感器等设备，在非常明亮刺眼的环境下，能找到标识目标。这就好比人们对着阳光看天上的景物，带来的考验比之前更难。这次试验将有力检验我国交会对接“全天时”作战能力。

第二次交会对接：全自动绕飞后的前向对接。

完成第一次交会对接不久，天舟一号和天宫二号将进行“眼花缭乱”的太空芭蕾。天宫二号转体一百八十度，天舟一号从天宫二号下方绕飞，同时转体一百八十度，加速赶到天宫二号前方，最终从“前”向与天宫二号进行第二次交会对接。

绕飞，是一种高难度的太空动作，需要飞行器进行多次变轨和姿态机动来完成。绕飞主要应用于空间站多个舱段组装、或是载人飞船（货运飞船）已经在某个对接口，需要腾空对接口时。本次绕飞后的前向对接，就是为了确保未来航天器能从多个方向与空间站对接而进行的演练。与之前神舟十号的绕飞不同，此次货运飞船绕飞是一次全自动绕飞。自主进行变轨控制，自动进行姿态机动，不需要地面人员干预。

第三次交会对接：我国首次快速交会对接。

在任务末期，天舟一号还将进行一次“以快制胜”的交会对接试验。同以往神舟飞船交会对接需要大约2天时间相比，天舟一号将进行快速交会对接试验，将验证从入轨到交会对接成功，仅需要6个小时左右的系列支撑技术。

这一技术一旦验证成功，将大大缩短航天员在飞船上狭小空间中滞留的时间，减少航天员不必要的体力与精力付出；可以保障科研用品，特别是生物制剂等无法经历长期运输的货品尽快送达空间站。尤其在未来载人空间站等航天器突遇紧急情况时，快速交会对接可以快速地对故障实施抢修与紧急救援等工作，极大地保证航天员生命安全。

三、天舟一号新技术看点

一是特别的“货架”与“货包”

天舟一号是货运飞船，能装相当于自身重量的6吨多货物，怎样既能装得多，又能装的好呢？科研人员设计的高效承载货架解决了这一难题。从表面上看，货架与普通的书架类似，但其细节和构型却大为不同。该货架采用一种基于蜂窝板、碳纤维立梁的梁板预埋结构，形成大量的标准装货单元，结构与货物重量比达到8%，此比例在业内已属领先。蜂窝板有大量的留空面积用于装货，碳纤维立梁材质超轻且抗变形能力好，这都使货架既能适应传统刚性结构安装，又能适应柔性束缚带的连接承载。

另外，大承载货架结构与密封舱主结构的连接环节也是结构设计的一大亮点。因为密封舱充电后会变形，连接环节采用碳纤维结合铝合金的设计，避免了货架直接与密封壳体相连，相当于有一个桥梁释放了变形产生的力，保障了在轨环境下结构不被破坏。

由于天舟一号要运送的物资中有许多精密仪器设备和宇航员用品，发射段受力大，很怕磕碰。因此，科研人员为货物设计了特殊的包装模式，采用了绑扎方式和内部泡沫的设计。这种“软包装”与传统的硬连接不同，它将货物包裹在泡沫或气囊袋里面，再一起固定在货架上，而不是直接让货物与运载工具的内部货架相连接。“软包装”能够很好的为货物减振，保证货物安全到达太空。

二是天基测控搭建“太空天路”

此次天舟一号执行任务，我国将首次以天基测控体制为主实施飞行控制。当天舟一号发射成功，中继终端在第一时间开机，与中继卫星实现“太空握手”，建立星间链路。

该系统在接收天线的设计上，采用两组天线“背靠背”的架设在飞船舱外表面上，在飞船调整姿态时，一组天线会因旋转而与中继卫星失联时，另一组天线会主动跟进，与中继卫星取得联系，确保无论天舟一号怎样动，都不会与中继卫星失去联系。

三是对组合体实现精准控姿

推进剂补加，是开展空间站工程的一项关键任务，而推进剂补加需要稳定的平台，组合体的稳定控制是推进剂补加的前提。

为了保证组合体在太空的姿态稳定，科研人员研制了200Nms（牛米每秒）控制力矩陀螺（CMG），构建了具备完善的自主故障诊断和重构能力的CMG系统，该系统在实现对组合体稳定控制的同时，可以保证当某一CMG出现异常或故障时，系统可以无缝切换并保证对姿态干扰的程度最小。

对组合体的控制，将再次验证我国大型变结构航天器控制技术的可靠性，对后续飞行器设计有重要参考意义。