北国4月桃花烂漫、春光旖旎的时节，南海之滨的文昌航天发射中心在海风轻拂之下已透着几分燥热。在这里，中国航天精兵又一次吹响了“集结号”，而这次他们肩上的重担是实施天舟一号货运飞船任务，决胜中国载人航天工程空间实验室任务的收官之战。
中国载人航天工程空间实验室一共有4次飞行任务，已圆满实施了3次。2016年6月25日，长征七号运载火箭首飞，这是中国载人航天工程空间实验室飞行任务的开局之战。两个多月后，9月15日，天宫二号空间实验室顺利升空。10月17日，神舟十一号载人飞船发射升空，精确入轨并于2天内完成与天宫二号自动交会对接，形成的组合体在轨飞行30天。11月18日，神舟十一号返回舱实施返回。根据中国载人航天工程办公室披露的信息，第四次飞行也就是天舟一号货运飞船发射任务将于近期开展。
作为中国首个货运飞船，天舟一号由中国空间技术研究院研制，主要承担向空间实验室运输货物和推进剂太空在轨补加的工作。就其承担的货运任务来看，天舟一号的运载能力堪称强大。这一点表现在其大容积上。它采用两舱构型，由货物舱和推进舱组成。其总长为10.6米，最大直径3.35米，起飞质量重约13吨，太阳帆板展开后最大宽度14.9米。其体积比天宫二号和神舟飞船都要大，实际上，它是目前我国体积最大、重量最大的航天器。此外，其强大运载能力还表现在载货比指标上。据天舟一号货运飞船总设计师白明生介绍，天舟运载能力是根据空间站的规模来设计的，天舟一号的载货比（即货物重量占整个飞船的总重量的比例，是考核货运飞船的主要指标，载货比数值越高，说明运载效率越高）较高，将来还可以进一步优化到0.48，该数值将超越欧洲、日本等国家的现役货运飞船，处于国际领先水平。
天舟一号不仅自身具备独立飞行3个月的能力，而且还有对天宫二号空间实验室实施推进剂在轨加注的重要使命。据白明生介绍，天舟一号携带约2吨重推进剂包括氧化剂和燃烧剂，不仅量足够，而且还有备份。
运载火箭安全性能高位再攀升
即将承担天舟一号货运飞船发射任务的是长征七号运载火箭，它们一起组成了空间实验室的货物运输系统。
长征七号是新一代中型运载火箭。可为我国载人航天工程发射货运飞船，也可用于发射人造卫星等其他载荷。箭体总长53.1米，芯级直径3.35米，捆绑4个直径2.25米的助推器，采用液氧煤油发动机等新技术，近地轨道运载能力13.5吨。航天科技集团一院长征七号运载火箭总指挥王小军介绍说，正是运载能力强、可靠性高，它才能承担发射天舟一号货运飞船的任务。此外，长征七号的安全性也有进一步提升，具体来说，现役其他运载火箭可靠性达到97%，长征七号进一步提升到98%。虽然其首飞表现完美，但是为适应即将到来的发射任务，长征七号遥二火箭在首飞试验结果分析基础上，按照发射天舟一号货运飞船的状态变化要求，进行了相应优化设计，进一步提高了相关产品的可靠性，以满足发射的任务要求。
长征七号遥二火箭按流程完成了出厂前的所有研制工作，从天津港启程后，经海路运输安全运抵文昌航天发射场，并随后开展发射场区总装和测试工作。目前，发射场设施设备状态良好，各项准备工作有序进行。对长征七号与天舟一号即将开启的太空旅程，航天科技集团长征七号运载火箭副总设计师程堂明表示十分期待，因为长征七号的当初立项就是为发射货运飞船，可以说为货运飞船而生的，而这将是其履行使命的第一次应用发射，意义重大。现在只待迎来激动人心的发射时刻。
“太空加油”将书写中国航天传奇
按计划，天舟一号发射入轨后，将与在轨运行的天宫二号先后进行3次交会对接、3次推进剂在轨补加以及空间应用和航天技术等多领域的实验项目。
第一次与天宫二号交会对接预计于发射入轨两天后进行，二者组合体随后在轨飞行两个月。期间，计划完成3次推进剂在轨补加试验，同时测试货运飞船对组合体的控制能力。
推进剂在轨补加技术俗称“太空加油”技术，是天舟一号核心目标任务之一，是空间站建设的标配。由于空间站在太空轨道运行会受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度，为了保持原有高度，就必须消耗燃料推动其上升，这就需要货运飞船为空间站进行燃料补充。天舟一号将通过一些特有的接口将燃料加注到天宫二号中，创造中国航天新篇章。
上述任务完成后，天舟一号将与天宫二号分离，之后从另一侧与天宫二号进行二次对接。白明生指出，第二次对接的主要任务是进行绕飞实验，检验天舟一号前向对接能力。他解释说，天宫二号空间实验室和未来的空间站有前向后向两个对接口，这就要求货运飞船具备后向对接和前向对接能力。届时，天舟一号与天宫二号分离后，再绕飞天宫二号进行前向对接。
完成绕飞试验以后，天舟一号将与天宫二号再次分离，各自独立飞行3个月。这期间，天舟一号的主要任务是完成搭载的空间科学试验。之后，按照计划，天舟一号第三次实现与天宫二号交会对接。值得一提的是这次交会将用约6个小时完成，将是一次名副其实的自主快速交会对接。
除了空中加油和交会对接实验之外，天舟一号还开展多项科学实验研究及技术验证试验。其中，“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”将在轨测试高精度静电悬浮加速度计的工作性能，获得的试验结果将为我国“卫星重力测量”“空间引力波探测”等空间计划提供重要支撑。此外，“微重力对细胞增殖和分化影响研究”项目有望应用于心脏和肝脏疾病的治疗、器官移植、生殖健康以及预防和治疗骨质变化疾病等方面。全部完成上述任务后，天舟一号将受控离轨，陨落至预定安全海域。
我们相信，天舟一号与长征七号构成的中国载人空间站货运系统将是引以为傲的梦幻组合，它们携手将实现中国空间站新的关键技术突破，取得中国载人航天工程新的重大胜利。
（张保淑）