◎科技日报实习生季天宇记者张晔
5月29日晚，历经坎坷的天舟二号货运飞船终于在海南文昌发射场成功发射。8小时后，天舟二号与“天和”核心舱完成对接，“快递包裹”顺利抵达目的地。作为货运飞船的天舟二号此次挑起“太空快递员”的重任，主要任务是为空间站提供补给，给航天员日后在太空的生活与工作提供保障。
遥遥天河，天舟二号是如何快速将神秘太空包裹送达，并创造出世界奇迹的呢？
远不止带货
根据计划，中国将于今年6月发射神舟十二号载人飞船，3名航天员届时乘坐飞船前往“天和”核心舱，并在此工作生活3个月。为了满足航天员日常生活所需，天舟二号提前出发，满载着货物奔向“天和”核心舱。
天舟二号的神秘包裹里装了啥？首先是食物补寄给，太空餐桌上的美食还真不少，鱼香肉丝、宫保鸡丁等特色菜肴供应充足。航天员太空行走必备的舱外航天服天舟二号也贴心送到。这些舱外航天服重量达多公斤，服装共有6层，具有防辐射、防高低温、压力调整等作用，还具备生命保障系统。
包裹里的货物远不止航天员日常所需的物品，天舟二号的使命也不仅限于此。
“空间站在低地球轨道运行，受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度，所以在空间站轨道高度降低到一定情况下时，就必须提升它的轨道高度，这就需要燃料加注。这次天舟二号携带了3吨推进剂，它们将在空间站的轨道维持方面发挥重要作用。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩说。
此外，空间站建成后，平台设施的搭建安装等所需设施都要基于货运飞船的运输。“货物卸载后，货运飞船也可以用作空间站的附加活动室，开展空间科学实验，有的国家航天员甚至在里面休息。”庞之浩说。可见在今后，货运飞船的用途将会越来越广。
载荷比世界第一
5月末发射货运飞船，6月份发射载人飞船，两次发射时间间隔非常之近，为什么货物和航天员要分开运送？两次发射任务合二为一，岂不是更加方便而且节约成本吗？
“实践证明，这种人货分开的运输方式，既能增加货物的运载量，又能降低成本，还很安全。”庞之浩说。
早在上世纪70年代，苏联开始建造礼炮空间站以实现人类常驻太空的梦想。但是，当空间站建成运行后，空间站的燃料及宇航员的能量补给严重不足，苏联便尝试使用人货混装的载人飞船，但每次只能为空间站运送几百千克的货物，效率非常低下，成本也极高。无奈之下，航天专家尝试将“联盟号”载人飞船改造成“进步一号”货运飞船，直接向空间站运送货物，效果出人意料。
从此，不少国家积极发展货运飞船，如世界上著名的货运飞船，美国SpaceX公司的“运货龙”、美国轨道科学公司的“天鹅座”、欧洲航天局的“自动转移飞行器”、日本“H-2转移飞行器”。正因为这些“专职”货运飞船，空间站在轨长期载人航天的需求被大大满足，人类在太空驻留的时间才得以不断刷新成绩。
这次天舟二号严格控制平台自身重量，最大程度提高货物运输能力——发射重量13.5吨，运货能力则达到6.9吨，超过了飞船自重。“要知道每次我国发射‘神舟’载人飞船满载3人时，只能携带约公斤货物。”庞之浩说。而此次天舟二号货运飞船以最小的结构重量达到最大的装货能力，载荷比达到了51%，这项重要指标位居世界第一！
多项技术确保8小时安全运抵
从地面“发货”到顺利“签收”仅耗时约8小时，天舟二号凭借快速交会对接技术完成了这一壮举。
采用标准模式的交会对接，从货运飞船进入轨道，再到追上空间站完成对接，整个过程大概需要绕地球飞行30多圈，运行两天多的时间。而采用快速交会对接模式只需要绕地球运行4圈，大大减少了耗时。如此一来，载人飞船的快速救援、空间站的应急维修、资源的供给调动都会更加灵活。掌握这项技术的目前只有俄罗斯和中国。
为了实现快速交会对接，研制团队突破了诸多技术。原本，航天器远距离导引段需要地面干预，如今这项工作完全交由航天器的星上计算机自主运行。
对发射和接过程中产生的强烈振动和撞击，将给运输物资中的精密仪器带来不小伤害。如何保护这些娇贵的精密仪器，让他们顺利完成太空任务？就需要采用“软包装”或类似方法来实现装载、运送。
为此，研制团队创新性地提出了可控阻尼的控制思路。“这种包装与传统的硬连接不同，它是包裹在泡沫或气囊袋里面，再一起固定在货架上，能为装载对象提供一个柔软的、高阻尼的、分布式系统的支撑，从而起到良好的隔离减震效果。”庞之浩表示。
据了解，我国将于今年9月、10月分别实施天舟三号和神舟十三号载人飞船任务。飞行乘组也将由3名航天员组成，在轨驻留6个月。届时，提前出发的天舟三号会做好保障工作，迎接航天员的到来。
编辑：黄磊