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海南文昌，椰林深處，雄偉的發(fā)射塔架巍然聳立，長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭整裝待發(fā)。今天19時(shí)41分，我國(guó)自主研制的首架貨運(yùn)飛船——天舟一號(hào)，將搭載長(zhǎng)征七號(hào)火箭，探訪天宮，與正在太空飛行的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，開展“太空加油”等一系列實(shí)驗(yàn)。

天舟一號(hào)是我國(guó)首個(gè)貨運(yùn)飛船，這次發(fā)射后，它將與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接，被我們昵稱為“快遞小哥”的天舟一號(hào)，要做的不僅僅是送貨。

長(zhǎng)征七號(hào)+天舟一號(hào)

我國(guó)空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)首亮相

據(jù)介紹，此次飛行任務(wù)是我國(guó)天舟貨運(yùn)飛船和長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭組成的空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)的首次實(shí)用性亮相，將為我國(guó)空間站組裝建造和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)奠定重要技術(shù)基礎(chǔ)。

天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船是中國(guó)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(xiàng)，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院載人航天總體部負(fù)責(zé)總研制。昨天上午，天舟一號(hào)系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師徐小平介紹，天舟一號(hào)飛船總長(zhǎng)10.6米，艙體最大直徑3.35米，整船最大裝載狀態(tài)下重量達(dá)13.5噸，是我國(guó)目前體積最大、重量最重的貨運(yùn)飛船。天舟一號(hào)由貨物艙和推進(jìn)艙兩艙結(jié)構(gòu)組成，貨物艙安裝貨物、設(shè)備，推進(jìn)艙為貨運(yùn)飛船提供電力能源、推進(jìn)控制動(dòng)力并裝載推進(jìn)劑。

長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭則是為我國(guó)空間站工程發(fā)射貨運(yùn)飛船研制的新一代中型運(yùn)載火箭，采用綠色環(huán)保的液氧煤油推進(jìn)劑，2016年6月25日在文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功首飛。

今年2月中旬起，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭等飛行產(chǎn)品陸續(xù)進(jìn)入海南文昌發(fā)射場(chǎng)，按照飛行任務(wù)測(cè)試發(fā)射流程，4月17日完成總裝測(cè)試等技術(shù)區(qū)各項(xiàng)工作。4月17日7時(shí)30分，承載著長(zhǎng)征七號(hào)遙二運(yùn)載火箭與天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船組合體的活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)駛出總裝測(cè)試廠房，平穩(wěn)行駛約2.5小時(shí)后，垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。

今日19時(shí)41分

天舟一號(hào)挑戰(zhàn)“零窗口”發(fā)射

中國(guó)載人航天工程辦公室昨晚透露，經(jīng)空間實(shí)驗(yàn)室飛行任務(wù)總指揮部研究決定，瞄準(zhǔn)4月20日19時(shí)41分發(fā)射天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船。這將是我國(guó)首次挑戰(zhàn)“零窗口”發(fā)射。

何為“零窗口”發(fā)射?徐小平介紹，“發(fā)射窗口”是指運(yùn)載火箭攜帶著航天器發(fā)射升空比較合適的一個(gè)時(shí)間范圍，有的以小時(shí)計(jì)算，有的以天計(jì)算，在此期間火箭都可以發(fā)射。由于此次發(fā)射天舟一號(hào)飛船要和天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接，對(duì)發(fā)射精度要求很高，因此，發(fā)射窗口不是一個(gè)時(shí)間范圍，而是一個(gè)確定的時(shí)間點(diǎn)，一秒都不能差，這就是“零窗口”發(fā)射。

“零窗口”發(fā)射難度非常高，對(duì)于火箭和發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。因?yàn)椤傲愦翱凇卑l(fā)射，所以火箭組成需要復(fù)雜的系統(tǒng)，發(fā)射前的操作、流程也非常復(fù)雜，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問題，“零窗口”發(fā)射都會(huì)很困難。

天舟天宮

三次對(duì)接 實(shí)施“太空加油”

對(duì)于關(guān)注中國(guó)航天的人來說，“交會(huì)對(duì)接”已不算“新動(dòng)作”。神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船與天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)了交會(huì)對(duì)接。去年，神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接并首次實(shí)現(xiàn)30天中長(zhǎng)期組合體運(yùn)行。

此次天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射升空后，將與天宮二號(hào)實(shí)現(xiàn)三次交會(huì)對(duì)接，并實(shí)施“太空加油”，這在我國(guó)載人航天歷史上還是第一次。

中國(guó)載人航天工程辦公室介紹，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射升空后，將進(jìn)入高度約380公里的運(yùn)行軌道，之后與在軌運(yùn)行的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。

按計(jì)劃，天舟一號(hào)與天宮二號(hào)將進(jìn)行三次交會(huì)對(duì)接，實(shí)施推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加以及空間應(yīng)用和航天技術(shù)等多領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)俗稱“太空加油”技術(shù)，是天舟一號(hào)核心目標(biāo)任務(wù)之一。由于空間站在太空軌道運(yùn)行會(huì)受到殘存大氣阻力的影響而逐漸降低軌道高度，為了保持原有高度，就必須消耗燃料推動(dòng)其上升，這就需要貨運(yùn)飛船為空間站進(jìn)行燃料補(bǔ)充。

天舟一號(hào)在軌運(yùn)行穩(wěn)定后，將和天宮二號(hào)進(jìn)行首次對(duì)接，并通過一些特有的接口將燃料加注到天宮二號(hào)中，創(chuàng)造中國(guó)航天新篇章。

第一次對(duì)接任務(wù)完成后，天舟一號(hào)將與天宮二號(hào)分離，之后從另一側(cè)與天宮二號(hào)進(jìn)行二次對(duì)接。航天科技集團(tuán)五院天舟一號(hào)總設(shè)計(jì)師白明生介紹，第二次對(duì)接的主要任務(wù)是進(jìn)行繞飛實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)天舟一號(hào)前向?qū)幽芰?。天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室和未來的空間站有前向、后向兩個(gè)對(duì)接口，這就要求貨運(yùn)飛船具備后向?qū)雍颓跋驅(qū)幽芰?。因此，天舟一?hào)與天宮二號(hào)分離后，再繞飛天宮二號(hào)進(jìn)行前向?qū)印?/p>

完成繞飛對(duì)接實(shí)驗(yàn)后，天舟一號(hào)將與天宮二號(hào)再次分離，各自獨(dú)立飛行3個(gè)月。期間，天舟一號(hào)的主要任務(wù)是完成搭載的空間科學(xué)試驗(yàn)。

此后，按照計(jì)劃天舟一號(hào)第三次實(shí)現(xiàn)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接。這次交會(huì)對(duì)接將在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)自主快速交會(huì)對(duì)接。

天舟一號(hào)在軌期間，還將開展多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究及技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)，完成全部任務(wù)后，天舟一號(hào)將受控離軌，隕落至預(yù)定安全海域。

航天員在太空上網(wǎng)將不再是夢(mèng)

你是否想過，有一天航天員在太空中也能像我們一樣登上互聯(lián)網(wǎng)，隨意瀏覽信息?20日，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師徐小平接受央廣網(wǎng)記者專訪時(shí)表示，與之前的航天器相比，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船首次應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)，為未來空間站組網(wǎng)通信提供技術(shù)驗(yàn)證。隨著天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船升入太空，航天員在太空上網(wǎng)將不再是夢(mèng)。

徐小平告訴記者，現(xiàn)有航天器的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在傳輸速度、服務(wù)質(zhì)量和擴(kuò)展性等方面已無法滿足發(fā)展需求。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，未來空間站內(nèi)需要傳輸處理的業(yè)務(wù)高速增長(zhǎng)，對(duì)內(nèi)部總線通信系統(tǒng)提出越來越高的要求，同時(shí)對(duì)天地信道的碼速率要求更高。因此，設(shè)計(jì)新的適合空間站應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為必須解決的問題之一。

以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以不受空間限制來進(jìn)行信息交換。有價(jià)值的信息在以太網(wǎng)中被資源整合，具有信息量大、高效、快速的傳輸特點(diǎn)。

“以太網(wǎng)技術(shù)在地面上應(yīng)用較多，而把這一技術(shù)從地上搬到天上，則有很多難點(diǎn)?！?/p>

徐小平向記者介紹，與地面相比，以太網(wǎng)技術(shù)在硬件方面受到太空中特殊環(huán)境影響，如太空輻射，需解決以太網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)硬件在太空環(huán)境中抗輻射的能力。而在軟件能力方面，則需采取額外措施解決適應(yīng)需求，如服務(wù)器受太空輻射干擾，需要軟件有自主處理此故障的能力，如此才能把地面上的以太網(wǎng)技術(shù)完完整整的搬到天上去。

據(jù)了解，此次天舟一號(hào)飛船搭載了一款特殊的“神器”——高速通信處理器。該處理器由航天科技集團(tuán)八院研制，是貨運(yùn)飛船以太網(wǎng)通信的重要組成部分。作為貨運(yùn)飛船測(cè)控天地鏈路的核心關(guān)鍵單機(jī)、空間站通信網(wǎng)技術(shù)的試金石，集千兆網(wǎng)絡(luò)、光纖通信、高速DSP處理技術(shù)、IP over CCSDS、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、高清圖像等多項(xiàng)新技術(shù)于一身。就像一座大型機(jī)場(chǎng)，可以指引各種大小型飛機(jī)起飛降落，接收來自各地的乘客，也可以將乘客送往各地，是一個(gè) “核心交通樞紐”。

徐小平介紹，該處理器不僅在貨運(yùn)飛船的天地測(cè)控通信中發(fā)揮著巨大的作用，也為空間站千兆通信網(wǎng)的建立奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

“如果以太網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)成功且技術(shù)成熟，航天員在太空中可以享用到與地面網(wǎng)速相同的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。” 徐小平說。