筑梦“天宫”|长七送天舟:入轨超精度,对接时间创纪录

这是我国空间站“T”字基本结构在轨组装完成后的首次发射 。
11月12日 , 长征七号遥六运载火箭在文昌航天发射场成功将天舟五号货运飞船送入预定轨道 , 发射任务取得圆满成功 。
作为空间站的地面后勤补给航天器 , 天舟货运飞船采用型谱化方案 , 设计了满足不同货物运输需求的全密封、半密封、全开放3个货物舱模块 , 与通用推进舱模块组合形成全密封货运飞船、半密封货运飞船和全开放货运飞船3种型谱 。
其中 , 天舟五号货运飞船为全密封货运飞船 , 是世界现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船 , 承担着为航天员提供物资保障、空间站在轨运营支持和空间科学实验的任务 , 停靠空间站期间将实施货物补给、推进剂补加 , 开展空间科学试验 。
筑梦“天宫”|长七送天舟:入轨超精度,对接时间创纪录
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长征七号运载火箭近地轨道运载能力为14吨 。
从“零窗口”拓展为“窄窗口”
天舟五号货运飞船到达预定轨道后 , 轨道周期大约是5400秒 , 而长七火箭入轨精度偏差不能超过4秒 , 这是我国现役运载火箭中最高的入轨精度 。
兵马未动 , 粮草先行 。 载人空间站升空后 , 航天员要在空间站长期驻守 , 吃、穿、用乃至呼吸所需的物资 , 都要由货运飞船及时送到空间站 , 空间站维持正确轨道所需的燃料也靠货运飞船送 。 要把载有大批物资的货运飞船按时送入太空 , 就必须有运力足、“力气”大、可靠性高的运载火箭 。
本次是长征七号运载火箭(以下简称为长七火箭)与天舟系列货运飞船第五次携手奔赴太空 , “快递小哥”与它的“乘客”已十分“默契” , 火箭总体技术状态也逐渐趋于稳定 , 飞行可靠性评估值达0.9838这一国际先进水平 。
虽然长七火箭五次成功将天舟飞船送入太空 , 但研制团队以“打一发进步一发”为目标 , 从未停下追求改进的脚步 。 长七火箭总体主任设计师邵业涛介绍说 , 本发火箭进行了10项技术改进 。 研制团队从源头出发 , 重点通过并行测试、测试项目合并 , 优化使用维护条件 , 简化操作复杂项目等不断优化调整 , 减少操作质量对人员的依赖 , 进而提升过程质量、提高测发效率 。
邵业涛以火箭助推器吊装附件举例说 , 研制团队精心计算 , 优化吊装附件受力点 , 不用增加配重也能保持箭体垂直 , 彻底消除了拆装配重块时的操作风险 。 同时逐步推进箭上元器件国产化替代、发动机可靠性增长设计等 , 进一步提高火箭可靠性 。
为保证两个航天器顺利“牵手” , 这就要求火箭必须照预先计算好的时间 , 分秒不差地点火升空 , 也就是我们说的“零窗口” 。 它的难度在于发射时间精确到秒 , 如果发射前系统的某个环节出现问题 , 就只能推迟到下一个发射窗口 , 重新组织推进剂加注和发射工作 , 会给发射任务带来比较大的影响 。
筑梦“天宫”|长七送天舟:入轨超精度,对接时间创纪录
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长征七号火箭仍在不断改进 。
由航天科技集团一院研制的长征七号运载火箭作为低温火箭 , 与常规火箭相比 , 还面临低温推进剂加注问题和复杂的发射前流程 。 因此 , 要实现“零窗口”发射 , 难度更大 。
为适应后续空间站建造和运营阶段的发射及交会对接需求 , 长七火箭试验团队考虑各项方法误差、工具误差影响 , 以及射前目标轨道参数变化的影响 , 根据实测箭体重量及发动机性能等参数对弹道及制导算法进行了优化设计 。
长七火箭采用了自动获取起飞时间进行入轨目标参数在线迭代修正技术 , 可以对飞行弹道、落点等进行评估 , 分析不同工况、不同起飞时间对入轨精度和运载能力的影响 , 并通过大量的数字和半实物仿真 , 将精确到秒的“零窗口”拓展为2分钟左右的“窄窗口” 。