我國首艘貨運飛船天舟-1成功入軌

China’ s First Cargo Spacecraft TZ-1 Entered Orbit Successfully

本刊記者 諸葛南

2017年4月20日19：41，我國首艘貨運飛船天舟-1由長征-7遙二新一代中型運載火箭從海南文昌航天發(fā)射場順利發(fā)射升空，并于4月22日完成自動交會對接，開始進行首次推進劑在軌補加試驗。發(fā)射天舟-1貨運飛船的主要目的是驗證我國貨運飛船及其交會對接技術(shù)；給已在太空運行的天宮-2空間實驗室自動補加推進劑，突破和掌握推進劑補加等空間站關(guān)鍵技術(shù)；開展一些空間科學實驗，驗證再生式生保關(guān)鍵技術(shù)試驗等，完成我國載人航天第二步第二階段最后一項任務(wù)。

1 主要任務(wù)

貨運飛船是空間站的地面后勤保障系統(tǒng)。我國“天舟”貨運飛船是中國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略中載人空間站工程的重要組成部分，于2011年立項，由中國航天科技集團公司下屬中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部負責抓總研制。2013年，貨運飛船被正式命名為“天舟”。

記者從中國航天科技集團公司了解到，這次發(fā)射的我國首艘貨運飛船天舟-1將完成四大任務(wù)目標：①與天宮-2空間實驗室配合，驗證推進劑在軌補加技術(shù)；②全面考核貨運飛船的功能和性能；③在空間實驗室配合下，開展貨運飛船控制組合體、繞飛至前向交會對接、快速交會對接等試驗；④支持開展空間應(yīng)用及技術(shù)試（實）驗。

我國未來的空間站將長期在軌飛行，所以需要定期在軌補加推進劑。天宮-2的任務(wù)之一就是要掌握這項技術(shù)，把天舟-1攜帶的推進劑補加到天宮-2上，其技術(shù)研究成果可直接應(yīng)用于后續(xù)空間站工程。

天舟-1入軌后，計劃與在軌運行的天宮-2先后進行3次交會對接。完成首次對接后2個月，天舟-1將繞到天宮-2前面，再調(diào)頭對接進行二次對接加注。完成繞飛試驗以后，天舟-1與天宮-2再次分離，兩個空間飛行器將獨立飛行3個月。在此期間，天舟-1主要完成搭載的空間科學實驗和技術(shù)試驗。3個月后，天舟-1與天宮-2進行最后一次對接，驗證自主快速交會對接技術(shù)，要求兩個航天器在6h左右實現(xiàn)對接。縮短對接時間，不僅可使航天員舒服許多，還能更好開展一些空間生命科學實驗以及滿足應(yīng)急需求。

我國研制貨運飛船，一方面需驗證天舟-1貨運飛船與天宮-2空間實驗室的交會對接技術(shù)和推進劑在軌補加技術(shù)；另一方面由于“天舟”貨運飛船是我國研制的一種新型空間飛行器，其本身的性能也需驗證。貨運飛船要求可靠、高效、經(jīng)濟、多功能，才能大幅度提高貨物的運力，滿足今后空間站較大的物資需求。

完成既定任務(wù)后，天舟-1將受控離軌，隕落至南太平洋預(yù)定區(qū)域；天宮-2留軌繼續(xù)開展拓展試驗和應(yīng)用。天宮-2的任務(wù)最終完成后，我國將進入空間站的建設(shè)階段。

2 天舟概覽

“天舟”貨運飛船由貨物艙和推進艙組成，其中貨物艙安裝貨物、設(shè)備，推進艙為貨運飛船提供電力能源、推進控制動力并裝載推進劑。其長為10.6m，最大直徑約3.35m，太陽電池翼展開后最大寬度14.9m，整船最大裝載狀態(tài)下質(zhì)量達13.5t（這次為13t），是我國目前為止發(fā)射的體積最大、質(zhì)量最大的航天器。它包括13個分系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)與機構(gòu)分系統(tǒng)、制導(dǎo)導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)、測控與通信分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、儀表與照明分系統(tǒng)、推進分系統(tǒng)、對接機構(gòu)分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、環(huán)境控制分系統(tǒng)、貨運保障分系統(tǒng)、空間技術(shù)試驗分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)。

該貨運飛船的研制充分借鑒了“天宮”空間飛行器平臺的主要技術(shù)，還融合了“神舟”載人飛船的主動交會對接技術(shù)，并針對貨運的特色和留軌任務(wù)需求進行設(shè)計。它采用了“天宮”空間飛行器的構(gòu)型、“神舟”載人飛船的電氣系統(tǒng)、“天宮”與“神舟”的交會對接技術(shù)?！疤熘邸钡纳闲胸浳镞\輸能力為6.5t，推進劑補加能力約為2t，具備獨立飛行3個月的能力。其運載能力是根據(jù)空間站的規(guī)模設(shè)計出來的，并能以最小的結(jié)構(gòu)質(zhì)量達到最大的裝貨能力，貨運載荷比為48%，達到世界先進水平。

“天舟”系列貨運飛船采用型譜化方案，設(shè)計了全密封貨物艙、半密封貨物艙、全開放貨物艙和推進艙4個模塊，可形成全密封、半密封和全開放貨運飛船3種型譜，未來能滿足空間站不同貨物的運輸需求。采用模塊化設(shè)計可提高貨運飛船的任務(wù)適應(yīng)能力，便于任務(wù)拓展，使飛船建造類似于“搭積木”。由于模塊間技術(shù)和產(chǎn)品可實現(xiàn)共享和通用，從而降低了研制成本，縮短了研制周期，能通過有限的飛行試驗快速提高平臺可靠性。

與以往的“神舟”載人飛船的推進艙不同，天舟-1的推進艙幾乎是全新的產(chǎn)品。由“神舟”推進艙的一層變成了兩層，貯箱數(shù)量由原來的4個增加為8個，分屬于兩個獨立設(shè)計的推進劑貯箱系統(tǒng)，不僅可為天宮-2攜帶推進劑，還能把用于自身控制的推進劑“轉(zhuǎn)讓”出去。推進艙可以裝載2.4～3.5t的推進劑，最高裝載量是天宮-2推進劑攜帶量的2.5倍。以前我國“神舟”飛船的對接機構(gòu)主要是電路連接，為了補加燃料，天舟-1跟天宮-2的對接機構(gòu)增加了液體連接，而且燃燒劑和氧化劑分別有不同接口。燃料補加共有約30個步驟，操作十分復(fù)雜。

在軌加注主要依靠兩個航天器的壓差來實現(xiàn)。加注時，天舟-1的貯箱開始加壓，而天宮-2的貯箱壓力降低。加注有4個管道，一次加注從準備到完成需要5天。加注的關(guān)鍵技術(shù)和難點是：靠兩個航天器協(xié)同完成以及一些關(guān)鍵設(shè)備，包括對接后不能污染接口，加注完后吹氣等。在太空加注燃料不容易，因為兩個對接機構(gòu)對接時肯定存在一定偏差，需要通過浮動來消除偏差的影響，實現(xiàn)準確的對接。為了防止泄漏，制定了500多種預(yù)案。

3 七大亮點

亮點一：上行載貨比高

“天舟”貨運飛船采用兩艙式結(jié)構(gòu)，體量與天宮-1、2相當，可最大限度地滿足貨物裝載以及提供能源、控制動力等的需求，做到了簡潔卻不簡單。它能運送相當于自身質(zhì)量的6t多貨物，上行載貨比優(yōu)于國外現(xiàn)役貨運飛船，所以很經(jīng)濟實惠。

亮點二：能在軌實施航天器間推進劑補加

在天舟-1升空之前，掌握在軌推進劑補加技術(shù)的國家只有俄羅斯和美國，其中，實現(xiàn)在軌加注應(yīng)用的只有俄羅斯。目前，歐洲航天局（ESA）、日本等正在對此進行積極的研究探索。在天舟-1與天宮-2空間實驗室實施推進劑在軌補加，突破和掌握了這一技術(shù)后，我國將成為世界第2個掌握該技術(shù)的國家，為我國空間站組裝建造和長期運營掃清在能源供給問題上的最后障礙。

亮點三：首次以天基測控體制為主實施飛行控制

以往，我國對航天器的跟蹤、測控以及在軌異常的及時監(jiān)測處置，主要依賴陸基測控站和海基測量船。天舟-1貨運飛船首次采用以天基測控體制為主的設(shè)計原則，即以數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星為主，從而能免受地面或海上的地域限制，實現(xiàn)對航天器在軌飛行的關(guān)鍵事件的全程跟蹤，確保對在軌異常情況及時監(jiān)測處置，降低人力、物力、財力等成本。通過中繼終端所搭建的天基測控通信系統(tǒng)可以對天舟-1和天宮-2實現(xiàn)同時測控、高速數(shù)據(jù)傳輸，所建立的星間鏈路能實時向地面?zhèn)鬏斀粫赢嬅妗?/p>

亮點四：首次大規(guī)模推動核心元器件自主可控

為了帶動我國元器件自主研制，加速實現(xiàn)元器件的自主可控，提前驗證空間站中所用的國產(chǎn)關(guān)鍵元器件，作為飛行驗證平臺的天舟-1首次大刀闊斧地使用了七大類國產(chǎn)新研核心元器件，從而將未來空間站建設(shè)的關(guān)鍵命脈牢牢握在手中。

亮點五：首次開展全自主快速交會對接試驗

目前，我國掌握的常規(guī)交會對接技術(shù)需要耗時2天左右來實現(xiàn)目標飛行器和追蹤飛行器的對接，天舟-1將開展自主快速交會對接試驗，把交會對接的時間控制在幾個小時內(nèi)?？焖俳粫拥膶崿F(xiàn)，有利于提高在軌航天器飛行的可靠性，減少在交會對接過程中（包括軌道控制等在內(nèi)）產(chǎn)生的資源消耗，可更大程度地保障未來空間站的安全，方便空間站對突發(fā)事件的應(yīng)急處理。天舟-1跨出了從“普通列車”邁向“高鐵”的一大步，能做到更快、更舒適、更穩(wěn)妥地運輸貨物。

亮點六：首次搭載多項空間應(yīng)用與技術(shù)試（實）驗載荷

在完成在軌加注推進劑任務(wù)的同時，天舟-1還能最大限度地發(fā)揮自身平臺效能。它隨船搭載了幾十臺載荷設(shè)備，用于在軌開展10余項載荷試（實）驗，從而實現(xiàn)“一次飛行、多方受益”的目標。

亮點七：首次實施主動離軌受控隕落

在飛行任務(wù)結(jié)束后，天舟-1將由地面飛控工作人員決策，實施主動離軌，通過兩次降軌控制，受控地墜落于南太平洋指定區(qū)域。這將是我國航天器首次采用主動離軌方式，受控落到預(yù)定區(qū)域。這樣既能避免自身成為太空垃圾，又可避開離軌過程中的不可控因素，防止對地面人身財產(chǎn)造成威脅。

此外，天舟-1建立的基于全三維模型的協(xié)同設(shè)計模式，顯著提高了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量、縮短了設(shè)計周期、降低了設(shè)計成本，現(xiàn)已在空間站工程等航天器研制上獲得推廣應(yīng)用，為數(shù)字空間站建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。例如，貨船的管路系統(tǒng)、電纜網(wǎng)和總裝設(shè)計采取三維設(shè)計后，工作效率提高了約50%，整船的總裝詳細設(shè)計研制周期縮短約45%。

4 兩大利器

天舟-1貨運飛船的構(gòu)造類似于天宮-1、2，由大直徑的貨物艙和小直徑的推進艙組成。貨物艙用于裝載貨物，推進艙為整個飛船提供電力和動力及裝載推進劑。事實上，天舟-1的物資上行能力超過6t，接近天宮-1的2倍，上行運載能力和載貨比都是現(xiàn)役貨運飛船中最高的。這是因為天舟-1擁有兩大利器，能夠高效承載。

簡約而不簡單的貨架

天舟-1之所以能夠?qū)崿F(xiàn)大承載，是因為其內(nèi)部采用了高效承載貨架設(shè)計。其貨架采用了一種基于蜂窩板、碳纖維立梁的梁板結(jié)構(gòu)，從而形成了大量的標準裝貨單元，傳力效果好，結(jié)構(gòu)與貨物質(zhì)量比達到8%。設(shè)計師還精心設(shè)計了一種大承載輕量化預(yù)埋結(jié)構(gòu)，它既能適應(yīng)傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)安裝，又可適應(yīng)柔性束縛帶的連接承載。此外，大承載貨架結(jié)構(gòu)與密封艙主結(jié)構(gòu)的連接環(huán)節(jié)采用了碳纖維結(jié)合鋁合金設(shè)計，避免了在軌環(huán)境下內(nèi)壓載荷對結(jié)構(gòu)造成的破壞。這些先進、便利的技術(shù)成就了高效承載的貨架結(jié)構(gòu)，保證了天舟-1穩(wěn)固地運送貨物。

適應(yīng)多種貨物的貨包

在天舟-1運送的物資中有許多精密的儀器設(shè)備和航天員用品，發(fā)射段受力又大，生怕磕碰，因此不能僅使用高強度的貨架。對于敏感的電子器件、機械硬件系統(tǒng)以及其他生活物資等，采用“軟包裝”或類似方法來實現(xiàn)裝載、運送。由于“軟包裝”為裝載對象提供了一個柔軟的、高阻尼的、分布式系統(tǒng)的支撐，所以不僅可以獲得一個高度隔離/減振的載荷環(huán)境，也能為貨物的上行運輸提供更好的適應(yīng)性和合理的貨包綁扎方式。

其他秘密武器和上網(wǎng)“神器”

為防止與太空垃圾相撞，天舟-1裝有力學環(huán)境測量系統(tǒng)。它具有飛行器結(jié)構(gòu)撞擊智能感知與定位功能，可進行全飛行時段的綜合力學環(huán)境監(jiān)測，在第一時間感知到太空垃圾撞擊的位置和受損程度，還能檢驗飛船結(jié)構(gòu)設(shè)計、貨物裝載合理性，為在軌損傷修復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供幫助。

在突破了分路匯聚技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)芯片的單粒子防護技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的航天工程化應(yīng)用等多項技術(shù)難點后，天舟-1上搭建了一個標準化、高速、大容量開放性網(wǎng)絡(luò)平臺。它不僅能支持船內(nèi)高清視頻、大批量載荷數(shù)據(jù)的傳輸，還可以無縫接入天宮-2等空間站網(wǎng)絡(luò)，從而率先推動航天器數(shù)據(jù)傳輸跨入吉比特高速時代。

天舟-1首次裝備了“北斗”導(dǎo)航星座的相對測量子系統(tǒng)。相比以往，新系統(tǒng)的擴展性和通用性更高、定位更連續(xù)穩(wěn)定，這不僅確保了它與天宮-2的交會對接的自主可控，安全性大大提高，還因為新增的整秒脈沖輸出功能，可為全船的相關(guān)設(shè)備提供高精度的時間基準，所以確保了航天器之間的統(tǒng)一步調(diào)、齊頭并進，分秒不差地把貨物準時送達。

另外，天舟-1貨運飛船首次應(yīng)用了以太網(wǎng)技術(shù)，為未來空間站組網(wǎng)通信提供技術(shù)驗證。以太網(wǎng)是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準，可以不受空間限制來進行信息交換，具有信息量大、高效、快速的傳輸特點。

天舟-1還搭載了一款特殊的“神器”—高速通信處理器，它是貨運飛船以太網(wǎng)通信的重要組成部分。該處理器不僅能在貨運飛船的天地測控通信中發(fā)揮巨大的作用，也可為空間站千兆通信網(wǎng)的建立奠定扎實的基礎(chǔ)。

5 對接升級

如果把神舟-8飛船的對接機構(gòu)當作第一代對接機構(gòu)，那么天舟-1貨運飛船的對接機構(gòu)可被認為是第二代產(chǎn)品—對接機構(gòu)2.0版，它能讓更大噸位的航天器快速對接。

實現(xiàn)“重量級”大噸位航天器的偏心對接

“神舟”飛船和“天宮”空間飛行器都是8噸級的航天器，兩者必須沿著質(zhì)心軸線運動。捕獲、校正后，兩者要處于無偏心的位置，才能順利實現(xiàn)交會對接。更大型航天器的交會對接會產(chǎn)生巨大的對接能量，這對于對接機構(gòu)的緩沖耗能能力提出了更高要求。

天舟-1對接機構(gòu)增加了用于緩沖撞擊能量的可控阻尼器，實現(xiàn)了從原先具備的8～20t調(diào)整為具備8～180t的對接目標適應(yīng)能力。第二代對接機構(gòu)既不影響原有捕獲性能，又可實現(xiàn)對接機構(gòu)捕獲后的大噸位耗能需求，可以很好地滿足本次及后續(xù)任務(wù)的需求。

首次實現(xiàn)在軌推進劑補加

為實現(xiàn)此次的推進劑在軌補加，在對接機構(gòu)上增加了4個液路浮動斷接器，它是在已經(jīng)生產(chǎn)好的上天產(chǎn)品上增加了液路浮動斷接器及補加管路的安裝接口，其中補加驅(qū)動器是在軌補加任務(wù)中的關(guān)鍵單機，也是智能的管路控制單元。在接收到系統(tǒng)指令后，補加驅(qū)動器控制液體管路閥門的開關(guān)，同時調(diào)節(jié)流量、流速，保證推進劑補加過程安全進行。

貨運飛船完成對空間實驗室/空間站的補加后，為保持管路清潔以便進行后續(xù)多次補加，需對補加管路里的推進劑進行吹除，且在吹除過程中盡可能不污染空間飛行器表面。在太空真空環(huán)境下吹除液體推進劑，國內(nèi)尚無先例，推進劑在吹除過程中經(jīng)歷的與地面完全不同的復(fù)雜環(huán)境及物理變化過程需要摸索。研制團隊先后進行了多輪推進劑吹除試驗，確定了吹除方案，包括吹除壓力、吹除速率、吹除口的型面狀態(tài)等各項技術(shù)指標，經(jīng)驗證可用于在軌補加后的推進劑吹除，確保后續(xù)補加的順利進行。

首次實現(xiàn)國產(chǎn)100V高壓供電

第一代對接機構(gòu)采用的是低壓供電，其可靠性已經(jīng)得到多次驗證。未來我國空間站將采用100V的高壓供電制，為提前驗證該技術(shù)，天舟-1貨運飛船采用了全新研制的國產(chǎn)100V高壓器件，并對接機構(gòu)控制系統(tǒng)電路進行了全新的設(shè)計。其推進艙的太陽電池翼由3塊基板組成，并采用半剛性材料，以達到減輕質(zhì)量的目的。

天舟-1首次使用了低軌高壓大容量鋰電池，并達到了2700W功率，這標志著我國空間電源走向鋰電時代，為空間站的建設(shè)打下了堅實基礎(chǔ)。其電源分系統(tǒng)采用3機組鋰離子蓄電池組，每組由22個單體串聯(lián)組成，共使用單體66個。圍繞鋰電池自身的可靠性和安全性，做了大量的試驗和驗證工作，包括不同溫度下的特性試驗、壽命試驗和充電策略的驗證等。

交會對接與發(fā)動機改進

此次天舟-1與天宮-2將實現(xiàn)3次交會對接，對接機構(gòu)組合體保持時間將遠超此前的紀錄，所以對于對接機構(gòu)的控制、空間環(huán)境壽命、重復(fù)對接性能提出了更高要求。兩個航天器對接之后，通過氣體壓力把推進劑從天舟-1輸送到天宮-2。這不僅需要準確的對接，又必須滿足密封的要求。推進劑絕對不能泄漏，所以其斷接器是可浮動的，能消除對接偏差的影響，實現(xiàn)準確對接。這些技術(shù)在地面無法模擬實現(xiàn)，必須要在太空環(huán)境中實際操作，才能夠檢驗技術(shù)的可靠性。為此，攻克了金屬膜盒貯箱、壓氣機、浮動斷接器等關(guān)鍵技術(shù)。

天舟-1貨運飛船上共配有25N、120N、150N和490N共4種不同推力量級的36臺發(fā)動機，力保天舟-1貨運飛船在軌飛行速度達到子彈飛行速度8倍，實現(xiàn)“俯仰有度，動靜自如”。其中，第二代490N發(fā)動機突破了7項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了490N發(fā)動機的更新?lián)Q代，不僅工作次數(shù)提高了10倍之多，而且密封性能更好。

6 自主繞飛

繞飛技術(shù)能確保航天器能從多個方向與空間站對接，是空間站建造和運營的關(guān)鍵技術(shù)之一。這次天舟-1貨運飛船繞天宮-2空間實驗室的全自主繞飛就是為了驗證該項技術(shù)，將為空間站建設(shè)奠定積累更多的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，為未來復(fù)雜對接做準備。天舟-1在與天宮-2進行第一次交會對接2個月后將撤離天宮-2，伴隨著天宮-2進行180°轉(zhuǎn)向，通過全自主繞飛，加速趕到天宮-2前方，從“前”側(cè)與天宮-2進行第二次的對接。

與神舟-10載人飛船在地面人員支持下進行的繞飛不同，此次天舟-1貨運飛船繞飛過程中的制導(dǎo)、調(diào)姿及進入5km保持點均是船上軟件自主規(guī)劃完成，即當繞飛指令發(fā)出，天舟-1上的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的計算機便開始自主規(guī)劃繞飛軌跡，自主進行變軌控制，自動進行姿態(tài)機動，不需要地面人員干預(yù)，可謂“聰明”和“自立”了很多。這種全自主不僅極大減輕了地面支持人員的工作強度，更重要的是可以實現(xiàn)測控區(qū)外的自主繞飛。如果把神舟-10的繞飛比作是“領(lǐng)著”小朋友學走路，那么天舟-1貨運飛船的繞飛則是“看著”小朋友自己走路。

雖然空間繞飛很精彩，但也暗含巨大風險，兩個重達十幾噸的飛行器在高速飛行過程中完成“上下繞圈”和“翻跟斗”，其最大的風險就是碰撞。所以，要求兩者的軌跡和姿態(tài)必須精準受控。除了避免碰撞，全自主繞飛還需要規(guī)劃出最優(yōu)的繞飛軌跡，完成在特定位置的變軌控制，在預(yù)定的時間點到達預(yù)定的位置，以消耗盡量少的燃料。

同時，飛船要根據(jù)目標飛行器的狀態(tài)進行協(xié)同控制，包括相對位置、相對速度、相對姿態(tài)、相對角速度等，所有因素都必須“完美”，這就要求有超高的可靠性和安全性、高可靠的控制系統(tǒng)產(chǎn)品以及具有自主故障診斷和系統(tǒng)重構(gòu)能力的智慧軟件等。

7 快速對接

天舟-1飛行任務(wù)要驗證快速交會對接技術(shù)，即從入軌到對接成功僅需要幾個小時，且以飛船的自主制導(dǎo)和控制為主。掌握高效、強適應(yīng)性的快速交會對接技術(shù)，將為今后建造空間站、完成密集的交會對接任務(wù)打下堅實的基礎(chǔ)。

目前，大多數(shù)追蹤飛行器在發(fā)射后要飛行2天才能與目標飛行器交會對接，過程中還需要大量的人工參與。但從2012年起至今，俄羅斯飛船與“國際空間站”已多次進行了快速交會對接，飛船從入軌到對接成功僅用時6h。

從人的方面說，快速對接可以縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間，減少航天員不必要的體力與精力付出，使載人太空飛行變得更加舒適、愜意；從任務(wù)角度來說，快速交會對接還可保障科研用品，特別是生物制劑等無法經(jīng)歷長期運輸?shù)呢浧繁M快送達空間站，這對某些試驗可能是至關(guān)重要的；從安全的角度來說，如果空間站等航天器突遇緊急情況，快速交會對接可以快速地對故障實施搶修與緊急救援等工作。

為了試驗快速交會對接技術(shù)，研制團隊突破了航天器自主導(dǎo)航測軌、定軌、自主快速制導(dǎo)等技術(shù)，將復(fù)雜的測定軌算法和遠距離導(dǎo)引技術(shù)工程化，把原來遠距離導(dǎo)引段需要地面干預(yù)的工作交由航天器的星上計算機自主進行。在飛船入軌后，所有的測定軌、制導(dǎo)律計算、控制實施策略等均由飛船自主計算，無需地面干預(yù)，幾個小時就可以完成交會對接任務(wù)。

8 在軌試（實）驗

天舟-1總共搭載了40臺設(shè)備，要進行10余項太空試（實）驗。這些設(shè)備裝在貨物艙內(nèi)部，或者懸掛在船體外側(cè)，既提高了空間的利用率，也最大程度滿足了不同試（實）驗的需求。這些試（實）驗包括：驗證非牛頓引力實驗檢驗的關(guān)鍵技術(shù)；驗證主動隔振關(guān)鍵技術(shù)；開展微重力對細胞增殖和分化影響的研究；驗證兩相系統(tǒng)實驗平臺關(guān)鍵技術(shù)等。

“非牛頓引力實驗檢驗的關(guān)鍵技術(shù)驗證”項目

該項目將在軌測試高精度靜電懸浮加速度計的長期工作性能；開展溫度、微重力水平、外界磁場環(huán)境及力學擾動等外界環(huán)境因素對加速度計的影響研究，為空間站開展相對論與引力物理實驗奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

“主動隔振關(guān)鍵技術(shù)驗證”項目

該項目將進行六自由度“主動隔振關(guān)鍵技術(shù)驗證”，評估六自由度主動隔振控制算法，同時為非牛頓實驗檢驗裝置提供高水平微重力環(huán)境，也將為空間站高微重力實驗平臺研制奠定技術(shù)基礎(chǔ)。此次試驗將使我國成為繼美國和加拿大后第三個在軌采用主動隔振控制技術(shù)服務(wù)于空間微重力實驗研究的國家。

“微重力對細胞增殖和分化影響研究”項目

該項目開展微重力環(huán)境下干細胞增殖分化、生殖細胞分化、骨組織細胞結(jié)構(gòu)功能的影響及其對抗措施方面的研究。它共包括子項目8個，其中干細胞的研究成果可用于心臟、肝臟疾病的治療、器官移植等方面；胚胎干細胞的研究將為組織工程和再生醫(yī)學中的應(yīng)用探索新途徑；骨細胞的研究有助于預(yù)防和治療空間和地面骨質(zhì)變化疾病，為研發(fā)分子靶向性藥物提供支持。

“兩相系統(tǒng)實驗平臺關(guān)鍵技術(shù)研究”項目

“兩相系統(tǒng)實驗平臺關(guān)鍵技術(shù)研究”由我國科學家首次提出，用于開展微重力條件下流體的蒸發(fā)和冷凝實驗。該項目擬開展蒸發(fā)與冷凝空間實驗科學研究和空間站“空間應(yīng)用兩相系統(tǒng)多功能實驗平臺”的若干關(guān)鍵技術(shù)試驗驗證，屬于科學研究和技術(shù)驗證相結(jié)合的綜合空間實驗項目。

毛凌野/本文編輯