天舟八号
中国航天天舟系列第八艘货运飞船
天舟八号(英文:Tianzhou 8),是天舟系列货运飞船的第八次飞行任务,于2024年11月15日23时13分在海南文昌航天发射场点火发射。天舟八号货运飞船是自天舟六号货运飞船起的新一批次六艘飞船中的第三艘。
天舟货运飞船负责为空间站(或空间实验室)运输补给物资和载荷、补加推进剂、在轨存储和下行废弃物资,任务结束后受控陨落于预定区域。天舟八号中国货运飞船总长度约为10.6米,总重量达到13.5吨。天舟八号货运飞船主要任务是为神舟十九号运送物资;同时,“月壤砖”搭乘天舟八号货运飞船前往中国空间站,到太空中进行暴露实验。
2023年11月19日,中国载人航天工程办公室发布天舟八号飞行任务标识。2024年11月13日,天舟八号货运飞船与长征七号遥九运载火箭组合体已垂直转运至发射区。11月15日23时13分,搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭,在中国文昌航天发射场点火发射,发射任务取得圆满成功。11月16日2时32分,在发射约3小时后,天舟八号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口。对接完成后,天舟八号会转入组合体飞行段。
历史背景
他国飞船
1978年1月20日,人类第一艘货运飞船——进步1号呼啸升空。两天后,进步1号与礼炮6号空间站对接,为航天员尤里罗曼年科和格奥尔基格列奇科送去了1.3吨生活物资和仪器设备,还为空间站带去了1吨重的推进剂氧气。进步号既能为空间站运输补给货物,又能补充燃料,它的出现帮助苏联不断延长人类的太空驻留时间。同时,进步号能为空间站送去维修所需部件和新仪器设备,不但让仪器延寿,还能灵活安排新的试验,使空间站效能倍增。“进步”号货运飞船是国际空间站补给工作的主力军。2020年,“进步MS-14”中国货运飞船发射成功,仅用3小时20分钟成功交会对接国际空间站。
ATV可以与国际空间站星辰号俄罗斯舱段对接,为空间站运输约8吨货物及推进剂,货运能力达到进步号的3倍多,每次发射都可以保证空间站运行很长时间。从2008年到2014年,ATV一共执行了5次任务,此后不再使用。从2009年9月到2016年12月,HTV成功完成了6次空间站补给任务。该飞船还将发展出成本更低的HTV-X型号,进一步提高效费比。
第一代龙飞船于2004年开始研发,研发之初便考虑了之后需要扩展的载人功能。2008年SpaceX获得了美国航空航天局的第一个价值16亿的商业补给计划(CRS-1)合同,为国际空间站运送货物。当年和SpaceX一起拿到合同的还有轨道科学公司的“天鹅座货运飞船。从2010年12月8日第一艘龙飞船(C101)首次轨道试飞,到第一代绝版龙飞船(C112.3)谢幕,十年间共发射22次,20次成功入轨、1次试飞,1次失败。2015年6月28日,猎鹰9号火箭发射失败,幸运的是编号C109的龙飞船在爆炸中幸存下来,安全海上溅落并回收。2018年,“龙2”载人飞船启动,开始全自动对接国际空间站,并为美国航空航天局运送宇航员。
中国飞船
中国货运飞船是中国载人航天工程“三步走”战略中载人空间站工程的重要组成部分,于2011年立项,由中国航天科技集团五院载人航天总体部负责抓总研制。2013年,货运飞船被正式命名为“天舟一号货运飞船”。
2017年4月20日,中国首艘货运飞船天舟一号在文昌航天发射场发射升空,验证了货物运输和推进剂在轨补加等多项关键技术,为我国载人航天工程“三步走”发展战略中第三步空间站研制建设奠定了坚实基础。天舟二号货运飞船中国空间站关键技术验证阶段发射的首艘中国货运飞船,于2021年5月29日发射入轨。2021年9月20日,天舟三号货运飞船发射入轨,为空间站送去航天员生活物资、舱外航天服及出舱消耗品、空间站平台物资、部分科学实验载荷和推进剂等约6吨物资。2022年5月10日升空入轨的天舟一号货运飞船四号装载了200余件(套)货物、试验载荷,携带补加推进剂约750千克,上行物资总重约6吨。同年11月12日,天舟五号货运飞船装载了约6.7吨物资,包括食品、医药物品、卫生清洁用品等货包,空间站关键设备的备份件、维修件,空间应用系统的实验载荷,以及约1.4吨的补加推进剂,顺利送货到位。
2023年5月10日,天舟六号货运飞船在文昌航天发射场发射入轨,装载了6名航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置等物资。次年1月17日22时27分,搭载天舟七号长征七号遥八运载火箭,在中国文昌航天发射场点火发射。天舟七号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置等物资,并为神舟十七号航天员乘组送去龙年春节的“年货”。
任务历程
2024年,中国载人航天工程规划了2次载人飞行任务和2次货运飞船补给任务,天舟七号货运飞船补给任务已于1月圆满完成。
2024年9月1日晚8点,大型公益节目2024年《开学第一课》在中央广播电视总台中央电视台综合频道央视新闻客户端等平台播出。不久后,月壤砖将搭乘天舟八号前往中国空间站,在太空中完成暴露试验。
2024年10月29日,空间站应用与发展阶段飞行任务总指挥部发布,神舟十九号载人飞船在轨驻留期间,神舟十九号航天员乘组将迎来天舟八号货运飞船和神舟二十号载人飞船的来访。发言人介绍,超强台风“摩羯座”对文昌发射场有关厂房设备、建设现场和生活设施造成了一定程度的破坏,根据实际情况,总指挥部决策对天舟八号任务计划进行适当调整,会于11月中旬择机发射。
2024年11月13日,天舟八号货运飞船在海南省文昌市长征七号遥九运载火箭组合体垂直转运至发射区。后续会按计划开展发射前的各项功能检查、联合测试等工作。
2024年11月15日,中国载人航天工程办公室表示,长征七号遥九运载火箭已完成推进剂加注,瞄准11月15日23时13分,在中国文昌航天发射场发射天舟八号货运飞船。同日23时13分,搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭,在中国文昌航天发射场点火发射。天舟八号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,之后飞船太阳能帆板顺利展开,发射取得圆满成功。11月16日2时32分,在发射约3小时后,天舟八号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口,整个过程飞船制导导航与控制(GNC)系统运行稳定。交会对接完成后,天舟八号将转入组合体飞行段。这是中国继天舟七号后实施的第二次3小时交会对接任务,也是3小时交会对接模式“升级”为货运飞船的标准交会对接模式以来的首航。后续,神舟十九号航天员乘组会进入天舟八号货运飞船,按计划开展货物转运等相关工作。
飞行任务
天舟系列货运飞船负责为空间站(或空间实验室)运输补给物资和载荷、补加推进剂、在轨存储和下行废弃物资,任务结束后受控陨落于预定区域。天舟八号升空后对接于核心舱后向端口,主要用于上行航天员驻留物资、舱外服等出舱消耗物资,保障平台安全运行的维修备件和推进剂、应用任务各类载荷和样品,下行在轨废弃物。
天舟八号货运飞船装载的补给物资主要用来保障神舟十九号、二十号两批航天员乘组在轨生活和工作的需要。天舟八号将首次搭载由中国科学家模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”。航天员将在空间站开展太空暴露实验,验证“月壤砖”能否胜任未来在月球上盖房子的任务。此外,在天舟八号货运飞船搭载的科学实验物资中,有一种非常特殊的生物——果蝇。这是继斑马鱼之后,中国空间站迎来的又一位“新客人”,也会是中国首次展开空间亚磁-微重力复合环境科学实验。
有36项空间科学实验项目随天舟八号货运飞船上行空间站,总重量约458公斤,承研单位包括30个研究所、大学及公司。在这些实验项目中,有7项生命科学项目需在发射场进行样品制备及临射安装,包括果蝇、哺乳动物胚胎、人多能干细胞、肺细胞、生物大分子等24项生物实验样品,是空间站历次任务中临射项目最多的一次。
结构组成
货运飞船
天舟八号中国货运飞船总长度约为10.6米,总重量达到13.5吨,可携带7.4吨物资。是目前世界上运力最强、载货比最高、在轨支持能力最全面的货运飞船之一。
天舟八号货运飞船是空间站应用与发展工程阶段组批生产的第3艘货运飞船,为4贮箱改进型全密封状态,携带了可支持在轨9个月的系统乘员生活物资、乘员设备及医监用品、出舱保障物资等,空间站系统平台消耗品、维修备件及工具等以及空间应用系统、航天医学实验领域、航天技术试验领域、特殊技术试验领域实验样品和设备设施等物资,搭载4项试验载荷。除保障神舟十九号和二十号两批航天员乘组在轨运行的必需物品外,还有春节、端午、中秋节等节日礼包和为航天员准备的个性化生日礼包。飞船要运送很多“精密构件”:飞船舱体密封件、为飞船密封舱内的测温及测力元件提供了铂电阻温度传感器、测力传感器;为长征七号火箭液态氧/煤油发动机提供了关键构件C/C密封环;其还搭载了吸附药盘及“太空卫生间”组件,以及为问天号实验舱提供的6组电机组件。
天舟八号搭载的上行物资总重约6吨,装载了航天员系统、空间站系统,以及空间应用任务领域和中国货运飞船系统共计247件货物。作为改进型货运飞船,此前发射的天舟一号货运飞船六号、天舟七号比更早之前的天舟飞船增加了24%的装载空间;在此基础上,天舟八号又增加了200多升的装载空间、100多千克的载货量。天舟八号搭载的空间应用系统物资总重量约458公斤,涵盖实验载荷、实验单元及样品、实验耗材、备品备件等在轨实验保障物资及共用支持类应用物资。
运载火箭
CZ-7运载火箭是中国新一代无毒低污染的中型运载火箭,采用捆绑四枚助推器的两级构型。火箭全长53.1米,起飞质量597吨,使用液氧煤油发动机近地轨道运载能力13.5吨。CZ-7运载火箭承担空间站工程期间中国货运飞船发射任务。
技术优化
临射货物装载能力提升
为了不断提升航天员在轨生活品质,使航天员能够吃上更多新鲜的果蔬,进一步拓展低温试验样品装载能力,丰富航天员在轨科学试验项目,天舟八号货运飞船团队巧妙设计了转移导轨,低温锁柜安装临射货物后“辗转腾挪”,侧操作口安装临射货物后具有更大的操作空间。该项改进使临射货物装载能力增加了102千克/268升。
具备每天均可发射的能力
天舟一号货运飞船团队通过升级GNC控制器软件、优化飞行程序设计、精细能量平衡分析等手段,解除了发射窗口对太阳入射角的约束要求,实现不同发射窗口和交会对接模式下,能源系统设计满足任务要求,进一步提高了发射和飞控任务实施灵活性,具备每天均可发射的能力,真正实现“想什么时候发射就什么时候发射”。
姿轨控资源对空间站全开放
优化姿轨控发动机使用模式,使空间站的控制系统可直接调配货运飞船发动机进行组合体姿轨控。这一设计,可使天舟一号货运飞船更好地融入空间站组合体,成为其有机整体的一部分,姿轨控资源的使用效能得到最大化发挥,有效提升了空间站组合体统一管理的能力。
搭载更多更丰富的空间载荷
天舟系列货运飞船不仅完成为空间站运送货物和补给推进剂的既定使命,在此次任务中,天舟八号货运飞船持续深化空间科学研究平台作用,搭载了多项新型试验载荷,为新技术的推广应用和空间科学技术发展作出重要支撑。
标识文化
征集历程
2023年8月31日,中国载人航天工程办公室向社会公开征集天舟八号飞行任务标识设计方案。10月28日,天舟八号飞行任务标识候选方案网络投票开启,截至11月5日。
2023年11月19日,中国载人航天工程办公室发布2024年天舟八号飞行任务标识。
标识说明
天舟八号飞行任务标识中,宇宙空间星光闪耀,照亮航天事业的漫漫征程,引领航天事业的蓬勃发展。标识将数字“8”与天舟一号货运飞船飞船尾焰相结合,线条简约突出主题。红、黄、蓝三色尾焰同时也展现了中国航天人无限的能量,也寓意了中国航天事业的包容性,以及为了促进世界航天事业的多样性及和谐发展做出的努力。以中国蓝作为标识的主色调,不同蓝色凸显宇宙空间的广阔与神秘,辅以明亮色彩展示航天事业活力无限,能量满满。
参考资料
货运飞船系统.中国载人航天工程官网.2024-11-14
月壤砖将乘天舟八号前往中国空间站.人民日报客户端.2024-11-14
天舟八号货运飞船发射任务取得圆满成功.今日头条-封面新闻.2024-11-15
盘点世界货运飞船.光明网-百家号.2024-11-30
SpaceX龙飞船进化之路.中国数字科技馆.2024-11-30
天舟八号任务将于11月中旬择机发射.央视新闻客户端.2024-11-14
太空快递正在准备中.小央视频-新浪微博.2024-11-14
看看天舟八号货运飞船这些“超能力”.华声在线-今日头条.2024-11-18
长征七号运载火箭系统.中国载人航天工程.2024-11-30
目录
概述
历史背景
他国飞船
中国飞船
任务历程
飞行任务
结构组成
货运飞船
运载火箭
技术优化
标识文化
征集历程
标识说明
参考资料