原標題：剛剛發(fā)射的“天舟一號”,，對中國意味著什么,？

文丨伍軒

作為載人航天家族的新進一員,，天舟一號的加入,，意味著向著中國載人空間站的建成更進一步，這也是中國人實現(xiàn)“太空筑家”夢想的關(guān)鍵一步,。

天舟一號貨運飛船今天（4月20日）發(fā)射飛往太空,，與天宮二號空間實驗室進行交會對接,，開展推進劑在軌補加,、空間科學和技術(shù)等試驗驗證。

來源：央視新聞

“天舟一號飛行任務作為空間實驗室任務的收官之戰(zhàn),，載人空間站工程的關(guān)鍵一戰(zhàn),，是我國載人航天工程穩(wěn)中求進的重要一步?！痹谔熘垡惶栕タ傃兄茊挝弧袊教炜萍技瘓F公司第五研究院（下文簡稱“航天五院”）看來,，這次任務承載了重要的使命和意義。

如何在地球之外的太空中建起一座“自由家園”,，是探索浩瀚宇宙的重要一環(huán),。筑家太空，

將為中國人逐夢深空建立起一座補給站,、前哨站,、試驗室，航天器可以停泊在此,，并進行維修,、補給；

“中國哈勃”太空望遠鏡——巡天號光學艙可以扎根在此,，探尋生命起源,、宇宙奧秘；

中國航天員可以長期工作,、生活在此,，依托完善的試驗平臺、利用獨特的宇宙環(huán)境資源,，開展空間科學,、基礎科學、應用技術(shù)的研究和試驗,，擁抱“太空經(jīng)濟時代”的到來,。

“從1992年啟動載人航天工程以來，我們鎖定建造中國人自己的空間站為終極目標,，按照‘三步走’的策略穩(wěn)扎穩(wěn)打,，形成了以神舟飛船、目標飛行器,、空間實驗室,、貨運飛船為支撐的多類航天器,，為正式啟動空間站建設打下了堅實基礎?！焙教煳逶涸洪L張洪太說,。

載人航天“三步走”

第二步收官在即

天舟一號是我國第一艘貨運飛船，也是我國目前為止體積最大,、重量最重的航天器,，由航天五院負責抓總研制。目前,，神舟飛船只能攜帶數(shù)百公斤物資,，而采用了高性能減重設計、輕量化貨架設計的貨運飛船,，一次能裝載6噸多物資,，載重能力超過了俄羅斯現(xiàn)役貨運飛船。

作為天宮二號空間實驗室運行期間最后一個訪客,，天舟一號將要執(zhí)行的任務,，與未來中國空間站建設緊密相關(guān)。

在太空中自主建起一個大型空間站,，開展科學研究和太空實驗,，促進中國科學研究進入世界先進行列，為人類文明發(fā)展進步作出貢獻,，這是中國開展載人航天工程的目標,。上世紀90年代初，中國載人航天工程正式啟動,。這是一個龐大的工程,，國家采取了分步實施的戰(zhàn)略。

第一步,，是載人飛船階段,。在此期間完成了載人飛船的研制，實現(xiàn)了航天員天地往返等目標,。這一階段的重點任務包括神舟一號到六號飛船飛行任務,。

神舟飛船是航天員專屬的“太空巴士”。為了打造好這艘太空生命方舟,，航天五院采取了從無人到有人,、從一人到多人“小步快走”的驗證方式。

神舟一號至神舟四號,，進行了無人飛行試驗,，全面驗證了飛船發(fā)射、艙段分離、從太空返回等各項關(guān)鍵技術(shù),。

神舟五號圓滿完成了我國首次載人飛行,，也樹立起中國“太空巴士”建造標桿。

神舟六號實現(xiàn)了多人多天飛行,。

第二步,，是空間實驗室階段。

來源：央視新聞

到目前為止,，我國已掌握了航天員出艙和交會對接技術(shù),，成功對航天員中期駐留太空進行了驗證。這一階段的重點任務是神舟七號航天員出艙,，天宮一號目標飛行器與神舟八號,、九號、十號飛船對接,、組合飛行任務，天宮二號空間實驗室與神舟十一號飛船載人飛行任務,。

現(xiàn)在,，第二步還剩下最后一項任務，即：天舟一號貨運飛船對接天宮二號,，驗證推進劑在軌補加技術(shù),，完成運送貨物補給任務。

第三步,，是空間站建設階段,。

來源：央視新聞

在第三步中，我國將建造長期有人照料的空間站,，這其中“人”和“空間站”是兩項最基本也是最重要的因素,。空間站要運行,，人（航天員）要工作,、生活，空間站運轉(zhuǎn)所需的燃料（推進劑）以及人員相應的工作,、生活物資必不可少,。這就需要有一個專門的運輸工具，負責運輸貨物補給并為空間站“加油”——這個重要使命就由貨運飛船擔當,。

從我國載人航天工程起步到現(xiàn)在,，經(jīng)過一次次試驗任務，積累了多項能力和經(jīng)驗,，我們有了人員往返天地的工具——載人飛船,；能夠?qū)崿F(xiàn)航天器間的交會對接；能夠保證航天員在太空工作一段時間（一個月左右）；甚至可以完成人員出艙活動……所有這些都是第三步建設空間站的基礎,。

也就是說,，第一步、第二步是準備,，目前準備工作即將完成,。待天舟一號完成任務，便意味著我國具備了向在軌運行航天器補給物資,、補加推進劑的能力,，這一能力是確保未來我國空間站在軌長期載人飛行的前提。未來,，神舟飛船,、貨運飛船將聯(lián)合作戰(zhàn)，有效支撐起空間站建設,、運營的天地生命線,。

天舟一號進行熱試驗吊裝（來源：中國航天科技集團公司第五研究院）

天舟一號多項任務奠定未來空間站基礎

“天舟一號此次任務包含了建造空間站需要突破和掌握的關(guān)鍵技術(shù)，更是未來空間站運行的基礎,?！焙教煳逶禾熘垡惶柨傇O計師白明生列舉了三項極具亮點的任務。

第一,，檢驗“太空加油”技術(shù),。天舟一號發(fā)射進入軌道后，將與天宮二號進行首次對接,，兩個航天器組成的組合體將進行兩個月的在軌飛行,。在此期間完成推進劑在軌補加試驗，按計劃將開展多次試驗,。

貨運飛船的在軌推進劑補加技術(shù),，即“太空加油”，將是“太空之家”能夠連續(xù)工作十年的重要保障,。突破和掌握推進劑補加技術(shù),，解決空間站能源供給問題，將為我國順利進入載人空間站建設運營階段奠定基礎,。

有了貨運飛船超強運輸,、補給能力的支撐，未來,，三名航天員能在“太空之家”連續(xù)工作180天,，各類試驗物資也可以源源不斷地運抵空間站，把空間站建設成為我國在太空的新技術(shù)試驗田,。

第二,，三次交會對接任務。天舟一號與天宮二號將進行三次交會對接。第一次交會對接后將測試貨運飛船對組合體的控制能力,，第二次交會對接是從不同接口方向進行對接,。

未來空間站包括核心艙和兩個實驗艙，與貨運飛船形成組合體后由貨運飛船提供主動力,，其目的主要在于盡量減少空間站動力,、能源等消耗，延長空間站壽命,；核心艙前后方向與垂直下方分別設有對接口,，未來去往空間站執(zhí)行任務的載人飛船或貨運飛船很可能從不同方向進行交會對接。所以,，第一次,、第二次交會對接檢驗的都是未來空間站運營所必須的能力。

更具看點的是,，在最后一次交會對接中,，天舟一號將采用自主快速交會對接技術(shù)。在天舟一號之前,，我國掌握的交會對接技術(shù)需要耗時兩天左右時間,，快速交會對接將時間控制在6個小時左右。掌握該項技術(shù),，有利于提高飛行器在軌飛行的可靠性，提高航天員舒適性,，進一步減輕地面跟蹤,、測控工作的強度和難度。另外,，對于未來空間站來說,，一旦遇到突發(fā)事件可以快速處理，提高了應急能力,，為未來空間站提供了安全保障,。

第三，以天基測控體制為主進行飛行控制,。以往,，我們對航天器的跟蹤、測控以及在軌異常的及時監(jiān)測處置,，主要依賴陸基測控站和?；鶞y量船。這需要耗費大量人力物力建造,、維護地面測控站和海上測量船,，研制人員奔波在各個站點之間開展相關(guān)試驗，并且受到跨國、跨境等地域限制,。

天舟一號貨運飛船首次采用了以天基測控體制為主的設計原則,。簡單來說，就是將原本在地面或海上的測量系統(tǒng)“搬”到了天上,，打破了在地面或海上的地域限制,，實現(xiàn)了對航天器在軌飛行的關(guān)鍵事件的全程跟蹤，以確保對在軌異常的及時監(jiān)測處置,。這項測控應用有效降低了人力、物力,、財力等成本,，為未來與空間站通訊聯(lián)絡鋪平了道路。

中國載人空間站組建即將啟動

我國載人航天工程“三步走”在穩(wěn)扎穩(wěn)打中循序漸進,，每一次任務都部署周密,，任務之間銜接緊湊、環(huán)環(huán)相扣,。如今,，空間站階段的任務也已處于研制階段。

來源：新華社

航天五院黨委書記兼副院長趙小津介紹,，我國載人空間站組建即將正式啟動,。作為空間站構(gòu)成的本體艙段，核心艙,、實驗艙I,、實驗艙II正在緊鑼密鼓研制當中，將與貨運飛船,、神舟飛船一同在太空建起我國第一個“太空之家”,。

其中，核心艙,、實驗艙I,、實驗艙II三個艙段，每個規(guī)模為20多噸,，基本構(gòu)型為T字形,，核心艙居中，實驗艙分別連接兩側(cè),。預計2022年前后建成,，可運營10年以上?？臻g站長期駐留3人,，運營期間最多將連接一艘貨運飛船和兩艘載人飛船,，整個系統(tǒng)重量可達90余噸。在此規(guī)?；A上,，還將根據(jù)科學研究需要，增加新的艙段,，擴展規(guī)模和應用能力,。

航天五院的研究人員介紹，受制于火箭運載能力等因素,，不能一次性地把近百噸的空間站發(fā)射上空,。空間站在太空的構(gòu)建采取的是“搭積木”方式,，需要先單獨發(fā)射各艙段,、再拼接組合，實現(xiàn)“1+1+1=1”整體性能最優(yōu)的效果,。

此外,，空間站的構(gòu)型不是固定不變的。隨著神舟飛船,、貨運飛船及特殊功能載荷艙的加入,，空間站整體構(gòu)型會如同壘積木一樣，越來越大,。支撐空間站“百變?nèi)缫弧钡年P(guān)鍵是交會對接技術(shù),、組合體控制與管理技術(shù)。

交會對接,，要實現(xiàn)兩個航天器在高速運行中毫厘不差地對接成功,，難度堪比“萬里穿針”。目前,，中國是繼美國、俄羅斯之后第三個獨立掌握近地軌道交會對接技術(shù)的國家,。此次,，天舟一號貨運飛船與天宮二號開展快速交會對接試驗，將推動我國的交會對接技術(shù)從“練好”到“練精”的躍升,。

交會對接完成后,，如何實現(xiàn)原本獨立航天器間的資源統(tǒng)籌，使其成為一個統(tǒng)一整體,，將直接決定空間站長期運行的穩(wěn)定性和可靠性,。對此，航天五院在神舟八號,、九號,、十號與天宮一號交會對接,，神舟十一號與天宮二號交會對接等多次任務中，反復試驗了組合體控制與管理技術(shù),。在神舟,、天宮組成“天神”組合后，由“塊頭較大”的天宮接管過整體控制權(quán),，對電力,、動力、飛行狀態(tài)等進行統(tǒng)一調(diào)度,。

天舟一號貨運與天宮二號交會對接任務中,，還將進一步驗證“以小控大”、“以大控小”模式,，運用塊頭較小的天宮二號控制整個組合體,，并檢驗貨運飛船短時控制組合體的能力。這一技術(shù)成果將在今后的空間站建設中應用廣泛,。

如在天舟一號?？俊⒔玉g空間站期間,，將擔當與空間站組合運行期間的“充電寶”功能,，為空間站提供穩(wěn)定的能源輸出，減少空間站本體的能源消耗,；在空間站姿態(tài)出現(xiàn)異常時,，貨運飛船可以接過組合體控制權(quán)，為航天員撤離和營救爭取寶貴時間,。

此外,，出艙技術(shù)、在軌維修技術(shù)也將保證“太空之家”穩(wěn)定運行,。

長期駐守太空的生存環(huán)境十分惡劣,，需要經(jīng)歷太空環(huán)境極端溫度的考驗，高能粒子,、太空碎片撞擊等重重挑戰(zhàn),。要保證“太空之家”在10年任務期保持良好狀態(tài)，在軌維修的硬本領(lǐng)必不可少,。

當故障發(fā)生在“太空之家”外部時,，必須由航天員出艙進行維修。對此,，五院在神舟七號飛船任務中,，已成功試驗驗證了此類技術(shù)。當故障發(fā)生在“太空之家”內(nèi)部時,，維修就簡單多了,。航天五院技術(shù)人員對“太空之家”的供配電,、熱控、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)實現(xiàn)了高度集成化模塊設計,，打造出了可快速更換的模塊單元,，只需進行“插拔式”，就能快速完成在軌維修,。這在神舟十一號與天宮二號任務交會對接中也已得到驗證,，航天員和自動化機械臂都可勝任。

進入空間站建設階段,，發(fā)射任務密集,，對各類航天器需求加大，研制單位重任在肩,。其中,，航天五院負責抓總空間站系統(tǒng)建設，并承擔了載人飛船,、貨運飛船,、核心艙、實驗艙I等不同類型航天器的研制,。

“為適應空間站階段高密度發(fā)射的需求,，我們將展開貨運飛船平臺建設，天舟系列貨運飛船,、載人飛船都將進入組批投產(chǎn),。同時，積極開展空間站工程航天技術(shù)應用領(lǐng)域項目的研究與論證,，促進載人航天應用領(lǐng)域的發(fā)展,。”從航天五院研制人員的描述中可以看出,，未來空間站建設正在周密穩(wěn)步地進行,，建成后的載人空間站將成為中國空間科學和新技術(shù)研究與應用的重要基地。

相關(guān)專家介紹,，大型空間站建成后,，我國載人航天事業(yè)會更加開放，有望產(chǎn)出一大批重大科學成果,，突破一大批核心關(guān)鍵技術(shù)，獲得無法估量的經(jīng)濟和社會效益,。

空間科學研究的應用前景亦十分廣闊,。利用空間站開展空間生物學研究，可以為培育優(yōu)良物種,、探索疾病機理,、研發(fā)生物藥物,、改進人類健康服務；開展微重力流體與燃燒研究,，可以促進新型清潔能源開發(fā),、改善地球環(huán)境，等等,?？萍歼M步歸根到底要服務社會、造福人類,，這正是中國建設空間站的目標和動力,。

第二篇丨天舟一號的三次交會對接

文丨伍軒

天舟一號將與天宮二號進行三次交會對接試驗。這是中國載人空間站正式建設前的最后一次實戰(zhàn)機會,。

為了在深空建起一座性能強大,、穩(wěn)定可靠、經(jīng)久耐用的“太空之家”——中國載人空間站,，需要把多個單獨發(fā)射的航天器在太空組合起來,，實現(xiàn)1+1＞2的效果，交會對接技術(shù)是其中的關(guān)鍵,。

“中國是繼美國,、俄羅斯之后第三個獨立掌握近地軌道交會對接技術(shù)的國家”。神舟飛船,、空間實驗室,、天舟一號的締造者——中國航天科技集團公司第五研究院的專家介紹，從2011年到2013年,，神舟八號,、神舟九號、神舟十號分別與天宮一號完成了交會對接任務,，系統(tǒng)驗證了自動交會對接,、人控/手動交會對接等關(guān)鍵支撐技術(shù)。2016年,，神舟十一號與天宮二號完成交會對接任務,，完成了航天員中長期在軌駐留，更標志著我國交會對接技術(shù)走向成熟應用階段,。

天舟一號將與天宮二號進行三次交會對接試驗,。這是中國載人空間站正式建設前的最后一次實戰(zhàn)機會，將向著練就交會對接獨門絕活的更高標準發(fā)起沖擊,，筑牢未來空間站建設的底氣,。

第一次交會對接：耀眼陽光下的太空之吻

天舟一號的交會對接能力，與神舟系列飛船相比,，已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,，具備了360度相位差的交會對接能力,。不同于以往神舟飛船和天宮目標飛行器在對接前要先找平，本次天舟一號,、天宮二號在飛行軌道的任意相位差條件下均可實現(xiàn)完美對接,。另外，天舟一號新增加了星敏感器,，將確保貨船交會對接過程中姿態(tài)更加精準,。

航天五院天舟一號GNC主任設計師劉宗玉博士介紹，由于貨運飛船發(fā)動機的配置數(shù)量,、推力大小和神舟飛船都不一樣,，所以本次交會對接，實際上是對現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的又一次驗證,。

同時,，在這次交會對接中，新研制的光學成像敏感器將首次在陽照區(qū)開展工作,。這要求敏感器等設備,，在非常明亮刺眼的環(huán)境下，找到標識目標,。這就好比人們對著陽光看天上的景物,，帶來的考驗比之前更難。這次試驗將有力檢驗我國交會對接“全天時”作戰(zhàn)能力,。

第二次交會對接：全自動繞飛后的前向?qū)?/strong>

完成第一次交會對接不久,，天舟一號和天宮二號將進行“眼花繚亂”的太空芭蕾。天宮二號轉(zhuǎn)體一百八十度,，天舟一號從天宮二號下方繞飛,，同時轉(zhuǎn)體一百八十度，加速趕到天宮二號前方,，最終從“前”向與天宮二號進行第二次交會對接,。

繞飛，是一種高難度的太空動作,，需要飛行器進行多次變軌和姿態(tài)機動來完成,。繞飛主要應用于空間站多個艙段組裝、或是載人飛船（貨運飛船）已經(jīng)在某個對接口,，需要騰空對接口時,。本次繞飛后的前向?qū)樱褪菫榱舜_保未來航天器能從多個方向與空間站對接而進行的演練,。今后我國的空間站建設,，不僅規(guī)劃了前后向?qū)樱€有垂直對接。

來源：央視新聞

與之前神舟十號的繞飛不同,，此次貨運飛船繞飛是一次全自動繞飛。即當繞飛指令發(fā)出,，飛船上制導導航與控制系統(tǒng)的計算機便開始自主規(guī)劃出最優(yōu)繞飛軌跡,，自主進行變軌控制，自動進行姿態(tài)機動,，不需要地面人員干預,。

“如果把神舟十號的繞飛比作是技術(shù)人員‘領(lǐng)著’航天器走路，那么此次貨運飛船的繞飛則是技術(shù)人員‘看著’航天器獨立走路”,。航天五院天舟一號副總設計師張強說,。

第三次交會對接：我國首次快速交會對接

在任務末期，天舟一號還將進行一次“以快制勝”的交會對接試驗,。同以往神舟飛船交會對接需要大約2天時間相比,，天舟一號將進行快速交會對接試驗，將驗證從入軌到交會對接成功,，僅需要6個小時左右的系列支撐技術(shù),。

來源：央視新聞

這一技術(shù)一旦驗證成功，將大大縮短航天員在飛船上狹小空間中滯留的時間,，減少航天員不必要的體力與精力付出,；可以保障科研用品，特別是生物制劑等無法經(jīng)歷長期運輸?shù)呢浧繁M快送達空間站,。尤其在未來載人空間站等航天器突遇緊急情況時,，快速交會對接可以快速地對故障實施搶修與緊急救援等工作，極大地保證航天員生命安全,。

為了練就“快,、準、好”的交會對接秘籍,，航天五院科研人員突破了航天器自主導航測軌,、定軌、自主快速制導等技術(shù),，將復雜的測定軌算法和遠距離導引技術(shù)工程化,，把原來遠距離導引段需要地面干預的工作交由航天器的星上計算機自主進行。在飛船入軌后,，所有的測定軌,、制導律計算、控制實施策略等均由飛船自主計算,，無需地面干預,，幾個小時就可以完成交會對接任務。

交會對接技術(shù)，不局限于載人空間站建設,，在中國進行遙遠深空探測任務中也將發(fā)揮巨大作用,。

航天五院航天器設計專家邵立民說，“交會對接技術(shù)是一種通用技術(shù),。今年除了服務載人航天工程外,，還將支撐即將開展的嫦娥五號月球采樣返回任務。未來,，交會對接技術(shù)成果還將廣泛應用于諸如探月工程等的多飛行器組合等方面,，前景非常廣闊?！?/p>

第三篇丨天舟一號“新技術(shù)”看點

文丨伍軒

這一系列重大的任務完成,，離不開方方面面的技術(shù)創(chuàng)新

作為我國第一艘貨運飛船，也是我國目前為止體積最大,、重量最重的航天器,，天舟一號貨運飛船成功入軌后，將與在軌運行的天宮二號先后進行3次交會對接,、3次推進劑在軌補加以及空間應用和航天技術(shù)等多領(lǐng)域的實驗項目,。

天舟一號發(fā)射成功，意味著中國已經(jīng)具備向空間一次性運輸大量物資以及太空加油的能力,，預示著中國在發(fā)展載人空間站的道路上又邁出了堅實的一步,。這一系列重大的任務完成，離不開方方面面的技術(shù)創(chuàng)新,。

特別的“貨架”與“貨包”

天舟一號是貨運飛船,，能裝相當于自身重量的6噸多貨物，上行載貨比優(yōu)于國際現(xiàn)役貨運飛船,。既要裝得多,，還要裝得好，天舟一號的抓總研制單位——中國航天科技集團第五研究院著實費了一翻功夫,。

在天舟一號上,，裝載著航天五院的科研人員設計的高效承載貨架。從表面上看,，貨架與普通的書架類似,，但其細節(jié)和構(gòu)型卻大為不同。該貨架采用一種基于蜂窩板,、碳纖維立梁的梁板預埋結(jié)構(gòu),，形成大量的標準裝貨單元，結(jié)構(gòu)與貨物重量比達到8%,，此比例在業(yè)內(nèi)已屬領(lǐng)先,。

蜂窩板有大量的留空面積用于裝貨,，碳纖維立梁材質(zhì)超輕且抗變形能力好，這都使貨架既能適應傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)安裝,，又能適應柔性束縛帶的連接承載,。經(jīng)過測試，三個這種結(jié)構(gòu)就可承載一臺豪華轎車,。

另外,，大承載貨架結(jié)構(gòu)與密封艙主結(jié)構(gòu)的連接環(huán)節(jié)也是結(jié)構(gòu)設計的一大亮點。因為密封艙充電后會變形,，連接環(huán)節(jié)采用碳纖維結(jié)合鋁合金的設計，避免了貨架直接與密封殼體相連,，相當于有一個橋梁釋放了變形產(chǎn)生的力,，保障了在軌環(huán)境下結(jié)構(gòu)不被破壞。

由于天舟一號要運送的物資中有許多精密儀器設備和宇航員用品,，發(fā)射段受力大,，很怕磕碰。因此,，科研人員為貨物設計了特殊的包裝模式,，采用了綁扎方式和內(nèi)部泡沫的設計。這種“軟包裝”與傳統(tǒng)的硬連接不同,，它將貨物包裹在泡沫或氣囊袋里面,，再一起固定在貨架上，而不是直接讓貨物與運載工具的內(nèi)部貨架相連接,?！败洶b”能夠很好的為貨物減振，保證貨物安全到達太空,。

天基測控搭建“太空天路”

此次天舟一號執(zhí)行任務,，我國將首次以天基測控體制為主實施飛行控制。也就是說,，將原本在地面或海上設置的對航天器的測量系統(tǒng)“搬”到了天上,。這主要依靠航天五院研制的中繼終端和寬波束中繼測控系統(tǒng)。前者為窄波束,，傳輸效率高,，信息量大；后者覆蓋范圍廣,。二者互為補充,，搭建了從天舟一號到中繼衛(wèi)星再到地面的“太空天路”。

當天舟一號發(fā)射成功,，中繼終端在第一時間開機,，與中繼衛(wèi)星實現(xiàn)“太空握手”，建立星間鏈路。由于終繼終端通信通道相對狹窄,，飛船在調(diào)整姿態(tài)進行對接,、分離等“技術(shù)動作”時，與中繼衛(wèi)星極有可能出現(xiàn)信號中斷,。這時,，寬波束中繼測控系統(tǒng)開始發(fā)揮作用。

據(jù)了解,，該系統(tǒng)在接收天線的設計上,，采用兩組天線“背靠背”的架設在飛船艙外表面上，在飛船調(diào)整姿態(tài)時,，一組天線會因旋轉(zhuǎn)而與中繼衛(wèi)星失聯(lián)時,，另一組天線會主動跟進，與中繼衛(wèi)星取得聯(lián)系,，確保無論天舟一號怎樣動,，都不會與中繼衛(wèi)星失去聯(lián)系。

對組合體實現(xiàn)精準控姿

與天宮二號與神舟十一號的組合體相比,，此次天舟一號與天宮二號的組合體轉(zhuǎn)動慣量將增加接近50%,，將是國內(nèi)在軌最大、最重的航天器,。

按照計劃,，天宮二號和天舟一號組合體將在軌完成推進劑補加任務。推進劑補加,，是開展空間站工程的一項關(guān)鍵任務,，是空間站長期運行的前提。而推進劑補加需要穩(wěn)定的平臺,，組合體的穩(wěn)定控制是推進劑補加的前提,。

但是，由于質(zhì)心,、慣量變化范圍大,，推進劑補加的過程，必然將會組合體的飛行產(chǎn)生較大的姿態(tài)干擾,，這都對航天五院GNC（制導,、導航與控制）系統(tǒng)提出了更高的要求。只有控制系統(tǒng)足夠智能,、穩(wěn)定,，才能適應補加過程中可能出現(xiàn)的各種故障工況。

為了保證組合體在太空的姿態(tài)穩(wěn)定,，航天五院研制了200Nms（牛米每秒）控制力矩陀螺（CMG）,，構(gòu)建了具備完善的自主故障診斷和重構(gòu)能力的CMG系統(tǒng),，該系統(tǒng)在實現(xiàn)對組合體穩(wěn)定控制的同時，可以保證當某一CMG出現(xiàn)異?；蚬收蠒r,，系統(tǒng)可以無縫切換并保證對姿態(tài)干擾的程度最小。

即使飛船分離時對接結(jié)構(gòu)解鎖分離產(chǎn)生巨大姿態(tài)干擾,，研制人員仍可以保證對天宮二號的有效控制,，并在一分鐘之內(nèi)回歸到正常穩(wěn)定對地飛行狀態(tài)。同時還可實現(xiàn)飛船在分離和撤離過程中可以一直“盯著”天宮,，以防發(fā)生碰撞,，最大限度地保證了飛船分離和撤離過程中的平穩(wěn)和安全。

對組合體的控制,，將再次驗證我國大型變結(jié)構(gòu)航天器控制技術(shù)的可靠性,，對后續(xù)飛行器設計有重要參考意義。

同時,，組合體上各設備的運行都需要電力供應，這些能源都依靠太陽的光輝,。所以,，在繞地運行過程中，為確保組合體上太陽能帆板盡可能多地接受陽光照射,，組合體需要持續(xù)調(diào)整姿態(tài),。

五院的設計師優(yōu)化了帆板實時調(diào)速控制算法，減小了帆板跟蹤誤差,，進一步提高了太陽帆板跟蹤精度,。為了應對組合體長期在軌運行可能面臨的太陽方位不好的情況，組合體將在軌實施連續(xù)偏航機動,，以確保太陽帆板高效跟蹤太陽,，持續(xù)接收來自太陽的能量，保證更長時間的穩(wěn)定飛行,。這為后續(xù)空間站建設,、組合體更長期的飛行，奠定堅實的技術(shù)基礎,。

天舟一號轉(zhuǎn)運中（來源：中國航天科技集團公司第五研究院）

三維之路提高研制效率

天舟一號是一艘“三維”貨運飛船,。從設計、到生產(chǎn)檢測,、再到總裝虛擬仿真,，首次實現(xiàn)了總體和各分系統(tǒng)、制造廠,、總裝廠間的全三維協(xié)同設計,。

全三維協(xié)同設計研制模式的核心是設計真實的“數(shù)字樣機”,。“數(shù)字樣機”好比以往二維設計模式中的一套套圖紙,，是設計,、制造、裝配的全部依據(jù),，集成了一個產(chǎn)品的所有要素,。

三維設計的重點是對數(shù)字樣機的建設和維護。這個建設和維護過程所對應的是設計師協(xié)同設計的環(huán)境和流程,，從而徹底改變了以往設計師個體設計的工作模式,。

以構(gòu)型布局設計為例，傳統(tǒng)模式中,，設計人員在二維圖紙中進行設備布局,、調(diào)整、送審,。采用全三維數(shù)字化設計后,，工作效率提高了約50%。貨船的管路系統(tǒng),、電纜網(wǎng),、直屬件和總裝設計采取三維設計后，工作效率提高了約50%,；整船的總裝詳細設計研制周期縮短約45%,。

科學管理搭建空中試驗平臺

空間試驗是天舟一號的重要任務之一。被稱為“載荷大管家”的空間技術(shù)試驗分系統(tǒng),，管理著來自五個載荷方,、十三個試驗項目的四十余臺載荷設備。

此次,，天舟一號的空間技術(shù)試驗分系統(tǒng),，分為載荷公用平臺和實驗項目兩部分。其中,，載荷公用平臺負責向?qū)嶒烅椖刻峁┕╇?、控制、狀態(tài)采集,、信息傳輸?shù)雀黝愲姎饨涌谫Y源,，保障載荷試驗在軌順利開展。

實驗項目由在軌試驗所需的各類試驗設備組成,。設計師們規(guī)范設計,，對試驗載荷實施有別于平臺產(chǎn)品的差異化管理，兼顧了試驗載荷周期短,、接口可靠和運行安全的需求,，保障各類空間技術(shù)試驗順利進行,。在無人的情況下，科研人員通過載荷運控方案設計,，編制了相應的飛行程序,。在實際飛行任務中，用“最強大腦”載荷公用平臺控制包括空間應用實驗,、特殊技術(shù)試驗,、航天技術(shù)試驗等各類試驗項目的開展。