2026年5月6日16時(shí)34分,天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船順利撤離空間站組合體,轉(zhuǎn)入獨(dú)立飛行階段。
一天之后,5月7日7時(shí)49分,天舟九號(hào)受控再入大氣層,飛船少量殘骸落入預(yù)定安全海域,為它在軌超過(guò)9個(gè)月的太空旅程畫(huà)上了圓滿句號(hào)。
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根據(jù)航天的計(jì)劃,天舟十號(hào)貨運(yùn)飛船將于5月10日由長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射升空,開(kāi)啟中國(guó)空間站2026年度貨運(yùn)補(bǔ)給任務(wù)。
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而這一次,天舟十號(hào)將帶來(lái)一項(xiàng)重要的技術(shù)升級(jí),首次驗(yàn)證兩小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接技術(shù),將貨運(yùn)飛船從發(fā)射到與空間站對(duì)接的時(shí)間進(jìn)一步壓縮至極限,相較此前三小時(shí)對(duì)接模式,補(bǔ)給效率提升約33%。
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兩小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接對(duì)天舟系列貨運(yùn)飛船來(lái)說(shuō),并不是一個(gè)陌生的概念。
早在2022年11月,天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船就曾在發(fā)射入軌后僅用兩小時(shí),與在軌運(yùn)行的空間站組合體成功進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接,創(chuàng)造了人類航天史上交會(huì)對(duì)接歷時(shí)最短的世界紀(jì)錄。
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這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn),讓整個(gè)航天界都為之驚嘆,從地面“發(fā)貨”到航天員“親自簽收”,全程僅需兩小時(shí),放在全人類航天史上都是前所未有的事情。
天舟五號(hào)當(dāng)時(shí)從船箭分離到對(duì)接接觸,整個(gè)過(guò)程如同行云流水,被媒體形象地稱為“太空同城配送”。
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不過(guò)需要理解的是,天舟五號(hào)的兩小時(shí)對(duì)接,在當(dāng)時(shí)是一次創(chuàng)造世界紀(jì)錄的突破性驗(yàn)證。
而此后幾年的天舟任務(wù)中,三小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接成為了常規(guī)操作,在確保可靠性的基礎(chǔ)上兼顧了效率。
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而此次天舟十號(hào)首次驗(yàn)證兩小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接,則意味著這項(xiàng)極限技術(shù)將從“偶爾突破”轉(zhuǎn)向“標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用”,讓兩小時(shí)對(duì)接真正走進(jìn)常態(tài)化補(bǔ)給體系。
從6.5小時(shí)到3小時(shí),從3小時(shí)再到2小時(shí),這背后是技術(shù)體系一次次的迭代升級(jí)。
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支撐兩小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接的核心,是一套名為“全相位自主快速交會(huì)對(duì)接”的系統(tǒng)。
從天舟二號(hào)開(kāi)始,天舟貨運(yùn)飛船就采用這一技術(shù)策略,具備追蹤航天器入軌相位相對(duì)目標(biāo)航天器0到360°全相位自主交會(huì)的能力。
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也就是說(shuō),天舟飛船不再受入軌方向的限制,無(wú)論從哪個(gè)角度入軌,都能依靠自身的導(dǎo)航與控制系統(tǒng),實(shí)時(shí)感知與空間站的相對(duì)位置、相位角、高度差等關(guān)鍵數(shù)據(jù),自主規(guī)劃最優(yōu)對(duì)接路徑。
全相位自主快速交會(huì)對(duì)接的全過(guò)程由遠(yuǎn)距離自主導(dǎo)引段和近距離自主控制段組成。
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遠(yuǎn)距離自主導(dǎo)引段相當(dāng)于對(duì)接的“導(dǎo)航定位”環(huán)節(jié),飛船入軌后可自主根據(jù)入軌時(shí)兩個(gè)航天器的相位角和高度差計(jì)算飛行時(shí)間,從幾百公里外精準(zhǔn)飛到空間站后下方的指定等待區(qū),將導(dǎo)引誤差控制在千米級(jí)別。
這一環(huán)節(jié)不再依賴地面導(dǎo)引,讓飛船擁有了自主“認(rèn)路”的能力。
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近距離自主控制段則是對(duì)接的“精準(zhǔn)結(jié)合”環(huán)節(jié),飛船通過(guò)尋的段、接近段、繞飛段、平移靠攏段等過(guò)程,一步步靠近空間站,最終完成兩個(gè)航天器的對(duì)接。
要想讓對(duì)接時(shí)間從3小時(shí)縮短到2小時(shí),關(guān)鍵在于大幅壓縮遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段的時(shí)長(zhǎng)。
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正常3小時(shí)模式下,遠(yuǎn)距離導(dǎo)引大概需要數(shù)十分鐘甚至更久。
而在2小時(shí)的極限模式下,飛船通過(guò)優(yōu)化控制策略,將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引的脈沖次數(shù)大幅減少,并用更短的距離完成軌道修正,盡可能讓飛船飛出最短的對(duì)接弧段。
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整個(gè)過(guò)程就像快遞員從繞小區(qū)一大圈變成直接抄近路,需要路線規(guī)劃、速度控制和方位識(shí)別同時(shí)達(dá)到更精準(zhǔn)的水平。
兩小時(shí)快速對(duì)接的意義,遠(yuǎn)不止于一項(xiàng)速度紀(jì)錄,對(duì)空間站的常態(tài)化運(yùn)行來(lái)說(shuō),時(shí)間就是效率。
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貨運(yùn)飛船飛得更快,意味著空間站物資的補(bǔ)充周期大幅縮短,特殊鮮活試驗(yàn)品、緊急備件和推進(jìn)劑的運(yùn)輸變得更加靈活。
更重要的是,這項(xiàng)技術(shù)極大增強(qiáng)了空間站的應(yīng)急救援能力,如果航天員在軌急需某類物資或設(shè)備,兩小時(shí)對(duì)接的模式可以做到近乎“即發(fā)即到”,而不必讓航天員在太空中漫長(zhǎng)等待。
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這個(gè)能力上的跨越,對(duì)保障航天員在軌長(zhǎng)期駐留的安全和舒適至關(guān)重要。
有人可能會(huì)問(wèn),美國(guó)、俄羅斯等其他航天大國(guó)的貨運(yùn)飛船對(duì)接時(shí)間是多少,差距到底有多大。
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以美國(guó)的“天鵝座”貨運(yùn)飛船為例,為國(guó)際空間站送貨往往需要將近兩天的時(shí)間才能完成交會(huì)對(duì)接。
俄羅斯“進(jìn)步號(hào)”貨運(yùn)飛船的對(duì)接時(shí)間雖然優(yōu)于美國(guó),歷史上最快曾做到約3小時(shí),但常規(guī)任務(wù)中仍需要數(shù)小時(shí)。
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而中國(guó)的天舟貨運(yùn)飛船,早在2022年就已實(shí)現(xiàn)兩小時(shí)對(duì)接,并擁有6.5小時(shí)、3小時(shí)和2小時(shí)三種自主快速交會(huì)對(duì)接模式可供靈活使用,在全球航天“送貨接力”中一馬當(dāng)先。
從最初用幾十個(gè)小時(shí)繞地球數(shù)十圈追空間站,到如今用兩小時(shí)實(shí)現(xiàn)從天到地的對(duì)接配送,中國(guó)航天在自主交會(huì)對(duì)接這項(xiàng)核心競(jìng)爭(zhēng)力上已經(jīng)完成了從追趕到全面領(lǐng)先的跨越。
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這一切都源于航天團(tuán)隊(duì)一代代人的持續(xù)深耕,從天舟二號(hào)到天舟五號(hào),從驗(yàn)證6.5小時(shí)基準(zhǔn)模式,到日常運(yùn)行3小時(shí)常規(guī)模式,再到首次突破兩小時(shí)極限模式,天舟系列貨運(yùn)飛船正在不斷用一次次完美對(duì)接刷新公眾對(duì)“中國(guó)速度”的認(rèn)知。
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5月10日的發(fā)射窗口正一步步臨近,長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭在臺(tái)上靜靜矗立,天舟十號(hào)貨運(yùn)飛船攜帶著航天員在軌駐留物資、艙外航天服、平臺(tái)維修備件、推進(jìn)劑及科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷,即將踏上新的太空征程。
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發(fā)射后它將對(duì)接于天和核心艙后向端口,為空間站的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)注入新一輪補(bǔ)給力量。
天舟九號(hào)已完成了它在軌期間的全部使命,從發(fā)射入軌到撤離再入,在長(zhǎng)達(dá)九個(gè)多月的太空時(shí)光里,它為神舟二十號(hào)和神舟二十一號(hào)乘組送去了超過(guò)6.5噸的物資,為空間站在軌運(yùn)行保障了充足的“糧草”。
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未來(lái)兩天的太空里,一場(chǎng)無(wú)聲而精準(zhǔn)的交接即將完成,天舟九號(hào)化作一束流星墜入預(yù)定海域,用最后的燃燒為太空環(huán)境清潔貢獻(xiàn)力量。
天舟十號(hào)載著新的補(bǔ)給升空而起,在廣袤的太空中朝著家園的方向緩緩靠攏。
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