天舟系列货运飞船是由中国空间技术研究院研制的一款货运飞船,其主要任务是在我国空间站建造及运营期间进行物资运输补给。
天舟系列货运飞船主要用于对中国空间站在轨运行期间,。天舟系列货运飞船包括天舟一号、天舟二号、天舟三号、天舟四号、天舟五号等。
2021年6月16日,神舟十二号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心召开。季启明说,天舟货运飞船在完成预定任务后,将受控离轨再入大气层销毁,极少量残骸陨落南太平洋海域,神舟载人飞船的推进舱与轨道舱在再入大气层时也将烧蚀销毁,不会对地面造成危害。
北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭,在中国文昌航天发射场点火发射,天舟五号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,飞船太阳能帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。 后续,“天舟”将保持每半年一次的发射频率,形成常态化发射。
背景
2011年,原总装备部载人航天工程办公室依据中央专委批准的《载人空间站工程实施方案》,提出了《货运飞船立项综合论证技术要求》,中国空间技术研究院随即牵头开展货运飞船方案论证工作。4月25日,中国货运飞船名称征集活动正式启动。
2012年,货运飞船正式立项。同年6月,载人航天工程办公室正式下发《货运飞船研制总要求》,明确了货运飞船任务、技术指标、技术要求以及总体技术方案要点。
2013年4月27日,货运飞船完成总体方案设计,转入初样研制阶段,同步开展全密封、半密封货运飞船研制工作,全开放货运飞船作为空间站运营阶段扩展任务仅完成了方案设计。初样阶段,除例行的整船力热EMC综合电测等系统级试验外,根据任务特点,开展了推进全系统液流补加仿真、货物舱货物模装试验等专项试验。初样研制各类试验共计207项,全面验证了飞船方案设计的合理性和可靠性。在整个初样研制阶段,总体、分系统和单机单位进行了大量的研制、试验、分析、验证和改进工作; 着眼于飞船所担负的任务使命,从元器件、原材料做起,攻克了一个个难关,明确了正样产品的技术状态。
征名过程
2011年4月25日,中国货运飞船名称征集活动启动,至2011年6月21日零时截止,组委会共收到公众提名9640份,共有377778人次参加了投票。经由载人航天领域专家、航天员、著名作家、知名媒体人士等组成的评审委员会初选,30个名称入围初选结果。经过网络投票和活动评审委员会专家评选,最终评选出十个获奖名称。
2011年7月8日上午,活动组委会公布了最终确定入选前十名的公众提名,分别是:天梭、鲲鹏、天舟、神龙、龙舟、神骥、天马、云梯、神驹、行者。
2013年10月31日,据中国载人航天工程网曝光,中国未来货运飞船正式命名为天舟,代号“TZ”。
2014年8月,货运飞船进入正样阶段,开始首飞船———天舟一号研制。除例行的正样试验外,货运飞船参加了长征七号运载火箭/货运飞船在海南发射场的合练,是新火箭、新飞船、新发射场的首次磨合,充分验证了箭船发射场接口匹配性。
2017年1月,天舟一号顺利通过出厂评审,并于2017年2月13日经海路顺利到达海南发射场。发射场工作推进的同时,联合北京飞控中心并行开展飞控准备工作。海南、北京两地精心的组织和准备,确保了天舟一号任务的顺利实施。
性能
其首飞船天舟一号为全密封型谱,飞船轴向总长约10.6 m,舱体结构最大直径3.35 m。最大起飞重量13.5 t,货物上行能力6.5 t。其货物上行能力仅次于欧洲ATV,高于俄罗斯进步号MS(2.25 t)及美国天鹅座货运飞船(3.5 t),上行货重比高达0.48,为各货运飞船中最高。
其电源方案采用太阳电池翼-锂离子电池组的光伏电源系统提供100 V电源,配置三组60 Ah锂离子电池组和左右两翼总面积约30 m2(天宫一号与天宫二号为四段40 m2)的三结砷化镓太阳电池翼,除自身使用外可为载荷提供1000 W电力。整船采用100 V分散配电体制,相对传统两级变换,配电系统变换效率提高了8%。模块体积、重量均变小,优化了系统重量。经实际评估,功耗节约近200 W,系统重量优化近30 kg。
推进剂系统全新研制8只400 L金属膜片贮箱,分为推进和补加两个功能模块,总携带量可达3.5 t,可用于补加的推进剂为2.1 t。其推进剂补加由天舟货运飞船联合空间站采用“增压气体回用+推进剂恒压挤压”技术方案。货运飞船完成与被补加飞行器的推进剂管路对接与密封,由被补加飞行器压气机将贮箱气腔内增压气体回抽至气瓶,降低贮箱背压,以具备接收推进剂条件,货运飞船再以恒压方式将推进剂输送至被补加飞行器膜盒贮箱,并吹除连接管路推进剂和脱开连接管路,完成推进剂补加。
结构
“天舟”货运飞船基于型谱化、模块化设计思想开展了平台构型和布局设计,设计有全密封、半开放和全开放三种型谱。货运飞船采用货物 舱和推进舱两舱设计,货物舱用于运输各类物资,推进舱提供能源和动力。飞船新增货物保障、推进剂补加、绕飞交会对接、手控遥操作、组合体姿轨控制支撑功能。整船沿用天宫一号目标飞行器和“神舟”载人系列飞船及其他成熟型号产品的占比超过70%。
货物舱由前锥段、柱段和后锥段组成。前锥段主要安装主动对接机构交会对接设备和补加设备,用于支持与目标飞行器的交会对接和推进剂补加。柱段根据物资运送需求,有密封和非密封两种结构,可运送大型暴露载荷及设备,如在空间站在轨释放的卫星。柱段舱外可安装空间碎片防护板、推进剂补加管路及货物,内部安装照明灯和环控生保设备。后锥段安装有一些平台电子设备。全密封货物舱柱段长4米,上行货物装载空间大于21立方米;半密封货物舱柱段分两个部分, 前半部分与前锥段形成密封货舱,上行货物装载空间大于11立方米, 后半部分为开放式的货盘,用于放置小型的暴露载荷柔性太阳电池翼。
推进舱是非密封的柱状构型,安装有电源系统、推进补加系统、测控与通信系统、主承力模块等重要平台设备。舱外安装两个半刚性太阳电翼和一个中继天线。舱底中心安装了4个490牛轨控发动机、4个150牛正推发动机、4个平移机组。
差异
天舟三号和四号货运飞船采用的是一层储箱,可携带750公斤补加推进剂;而天舟二号和天舟五号货运飞船是两层储箱,可以给空间站提供更多的补加推进剂,此前的天舟二号货运飞船就可以携带3吨的补加推进剂。[3] 天舟三号、四号、五号为一批,天舟六号到十一号是另外一批。天舟六号的货物舱会做比较大的改进,密封舱的货物运输能力会有大幅度提升。现在一年打两发,将来可能就是两年三艘就够了,这样在经济效益上会有大幅度提升。[4]
发射记录
注:本子条目时间为北京时间
中文名 | 英文名 | 发射日期 | 运载火箭 | 发射基地 | 再入日期 | 轨道 | 质量 | COSPAR |
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天舟一号 | Tianzhou 1 (TZ 2) | 2017年4月20日19时41分 | 长征七号遥二 | 文昌 LC-201 | 2017年9月22日17时59分 | LEO(CSS) | 12.91吨 | 2017-021A |
天舟二号 | Tianzhou 2 (TZ 2) | 2021年5月29日20时55分 | 长征七号遥三 | 文昌 LC-201 | 2022年3月31日18时40分 | LEO(CSS) | 13.5吨 | 2021-046A |
天舟三号 | Tianzhou 3 (TZ 3) | 2021年9月20日15时10分 | 长征七号遥四 | 文昌 LC-201 | 2022年7月27日11时31分 | LEO(CSS) | 约12吨 | 2021-085A |
天舟四号 | Tianzhou 4 (TZ 4) | 2022年5月10日01时56分 | 长征七号遥五 | 文昌 LC-201 | 2022年11月15日7时21分 | LEO(CSS) | 约12.7吨 | 2022-050A |
天舟五号 | Tianzhou 5 (TZ 5) | 2022年11月12日10时03分 | 长征七号遥六 | 文昌 LC-201 | LEO(CSS) | 约13.2吨 | 2022-152A |