記者 邊雪

伴隨著耀眼的光柱，寂靜的夜幕被劃破。11月15日晚，搭載天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船的長征七號(hào)遙八運(yùn)載火箭點(diǎn)火發(fā)射，這是中國空間站運(yùn)營與發(fā)展階段的第三艘貨運(yùn)飛船。

進(jìn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段之后，天舟貨運(yùn)飛船的構(gòu)型已經(jīng)基本確定。與空間站建造階段不同，新階段需要上行更多用于空間技術(shù)試驗(yàn)的物資和設(shè)備，而不是建造階段更常見的各種空間站設(shè)備、備件和維修物資。

雖然天舟八號(hào)已經(jīng)是應(yīng)用于發(fā)展階段的第三艘貨運(yùn)飛船，但為了適應(yīng)全國乃至全世界科學(xué)家利用空間微重力和宇宙輻射等環(huán)境開展空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)的新需求，飛船配備的冷鏈和其他貨物裝載接口還得進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)和裝載能力提升。

作為我國太空之家的“補(bǔ)貨快遞員”，天舟八號(hào)包裹里藏著哪些驚喜？新階段，這次太空快遞又有哪些變化？近日，記者采訪了中國航天科技集團(tuán)有限公司第七研究院第七設(shè)計(jì)部（以下簡(jiǎn)稱七院七部）貨運(yùn)保障分系統(tǒng)設(shè)計(jì)師，聽他們解答是如何為數(shù)萬件物資整齊安全上行，提供精準(zhǔn)化管理和有力保障的。

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新“乘客”：“月壤磚”將首上空間站

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天舟貨運(yùn)飛船是目前世界上運(yùn)貨能力最強(qiáng)的貨運(yùn)飛船之一，發(fā)射頻次已由1年2次優(yōu)化為2年3次，進(jìn)一步節(jié)約天地運(yùn)輸成本。

據(jù)記者了解，本次天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船在此前運(yùn)載量的基礎(chǔ)上，又增加了200多升、100多公斤，運(yùn)送的補(bǔ)給物資，主要是用來保障神舟十九號(hào)、二十號(hào)兩批航天員乘組在軌正常生活、工作所必備的物品。

除了服裝、食品、日用品，還有春節(jié)、中秋、端午等各種節(jié)日的禮包，以及將在太空當(dāng)中度過生日的每位航天員的生日禮包，另外還有航天員給自己準(zhǔn)備的私人物品，還有各種用于開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)所需要的設(shè)備和材料。

在空間站運(yùn)營與發(fā)展階段，更多的空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著更多的科學(xué)團(tuán)隊(duì)能夠利用中國自己的空間站開展在空間特殊環(huán)境下的材料、生物等多方面的研究。

天舟八號(hào)上行除了運(yùn)送宇航員的生活試驗(yàn)物資之外，這一次還帶上了特殊的“乘客”——由我國科學(xué)家模擬月壤成分燒制而成的“月壤磚”，它們將會(huì)被送到中國空間站上進(jìn)行暴露試驗(yàn)，完成太空實(shí)驗(yàn)后，月壤磚可能成為月球上蓋房子的一種重要建筑材料。

“要在月面蓋房子，首先就會(huì)遭遇溫度劇烈變化的挑戰(zhàn)，月晝溫度超過180℃，月夜又到-190℃。因?yàn)闆]有大氣保護(hù)，大量宇宙輻射和許多微隕石會(huì)撞擊到月球表面，同時(shí)還有震動(dòng)頻率高的月震，這些都會(huì)對(duì)月面建筑材料的力學(xué)性能、熱學(xué)性能和抗輻射性能都提出苛刻要求?！睋?jù)國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授周誠介紹，實(shí)際上科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的整個(gè)暴露時(shí)間是三年?！八悦扛粢荒晡覀儠?huì)下行一塊樣品板，帶著在空間站暴露之后的樣品返回地球，然后再來做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?！?/p>

第一塊“月壤磚”預(yù)計(jì)將在2025年年底返回地球。

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新“空間”：優(yōu)化裝載接口 適應(yīng)更全物資

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天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船有一個(gè)柱段的側(cè)操作口，可以作為部分特殊貨物和臨射貨物的進(jìn)艙通道及裝載空間。天舟二號(hào)到天舟七號(hào)，這里都固定安裝了兩個(gè)利用Peltier原理實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體制冷的冷鏈設(shè)備和裝載了大型上行設(shè)備的軟貨包。軟貨包和冷鏈設(shè)備之間設(shè)有立板阻隔。

“為了適應(yīng)全國乃至全世界科學(xué)家利用空間微重力和宇宙輻射等環(huán)境開展空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)的新需求，需要大量科學(xué)載荷上行，新階段提出了新要求?！毕嚓P(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船為了充分利用側(cè)操作口，提出了擴(kuò)展貨格裝貨方案?！耙簿褪窃诒ＷC冷鏈設(shè)備的總裝、電、遙測(cè)接口不變的情況下，將原有的軟包和中間立板空間作為拓展貨格，用于新鮮果蔬、短保質(zhì)期食品和空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)物資安裝。”

七院七部天舟八號(hào)貨運(yùn)保障分系統(tǒng)人員在開展綜合測(cè)試工作。（受訪者供圖）

七院七部相關(guān)設(shè)計(jì)師積極響應(yīng)改進(jìn)方案，開展了一系列的力學(xué)、總裝、工效學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)證工作，通過利用滑動(dòng)軌道接口方案，將裝載冷鏈貨物后的冷鏈設(shè)備移動(dòng)到側(cè)操作口旁邊，留出可臨射裝貨空間，當(dāng)飛船在發(fā)射前豎直狀態(tài)時(shí)，總裝工人就可以在發(fā)射塔架上實(shí)現(xiàn)冷鏈設(shè)備的快速移動(dòng)和拓展貨格貨物的安裝。該方案已在本次天舟八號(hào)發(fā)射場(chǎng)實(shí)現(xiàn)成功運(yùn)用。

為了更好利用這個(gè)臨射拓展貨格的空間，七院七部設(shè)計(jì)師還設(shè)計(jì)了全新的貨物裝載接口，七院七部副主任設(shè)計(jì)師李鵬告訴記者：“我們新設(shè)計(jì)了4個(gè)規(guī)格貨包，提升了0.3個(gè)立方米的臨射裝載空間，實(shí)現(xiàn)了在保證力學(xué)性能和待發(fā)段操作性的基礎(chǔ)上，對(duì)貨物類型的更全適應(yīng)。”

同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)無感化的在軌貨物管理，減少航天員的在軌操作，七院七部承研的空間站物資管理分系統(tǒng)還上行了物資管理3.0軟硬件產(chǎn)品?！吧闲羞@套新系統(tǒng)之后，就能解放航天員的雙手，還能提高空間站數(shù)萬件物資‘在哪里’‘有多少’的精準(zhǔn)管理準(zhǔn)確性。為了適應(yīng)這一新的技術(shù)改進(jìn)，我們還將所有貨物標(biāo)識(shí)主動(dòng)升級(jí)為可以被在軌智能門禁識(shí)別的帶有RFID芯片的貨物標(biāo)簽?！逼咴浩卟恐魅卧O(shè)計(jì)師徐戰(zhàn)向記者解釋道。

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新“格局”：精心裝載設(shè)計(jì) 裝好不同物資

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不同的高校、研究所開展不同的實(shí)驗(yàn)，必然導(dǎo)致上行的物資種類、數(shù)量都有巨大變化。如何更好地利用貨包和冷鏈接口實(shí)現(xiàn)這么多不同種類和不同要求的科學(xué)實(shí)驗(yàn)物資的上行？如何兼顧航天員在軌取用的順序要求和工效學(xué)要求？如何讓科研團(tuán)隊(duì)他們更好理解設(shè)計(jì)重點(diǎn)？這都是擺在七部貨運(yùn)保障分系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面前的難題。

“事實(shí)上，貨物上行時(shí)我們最需要和科學(xué)家們明確的就是：每個(gè)實(shí)驗(yàn)要上行什么物資？這些物資都有哪些力、熱需求甚至是生物需求？哪些實(shí)驗(yàn)是一個(gè)大類，最好將物資放在一起？科學(xué)家們希望航天員在軌怎么取，又希望怎么下行？”七院七部貨包裝載總體設(shè)計(jì)師告訴記者。

比如，本次利用擴(kuò)展貨格空間上行的就有常見的空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)物資。上行時(shí)怎么確保這些物資能夠經(jīng)受發(fā)射的力學(xué)沖擊？怎么確保它們能夠在數(shù)小時(shí)的飛行器飛行過程和更長時(shí)間的在軌過程中能夠始終滿足上行需求？怎么確保航天員在軌取出相關(guān)物資裝置時(shí)不會(huì)產(chǎn)生在軌多余物？都需要設(shè)計(jì)師利用自己的項(xiàng)目研制經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)家反復(fù)溝通、確認(rèn)，不斷完善空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)的前置條件。 經(jīng)過不斷迭代設(shè)計(jì)，七院七部設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了這些重要物資的專屬“頭等艙”，并通過了相關(guān)力、熱、工效學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)證。

貨包裝載設(shè)計(jì)完成后，整艙的布局與配平工作同樣需要在此基礎(chǔ)上開展，如何既能保證飛行器的質(zhì)心，又能滿足貨物取用順序，同時(shí)將各大系統(tǒng)的貨物盡可能地放在一起，是七部設(shè)計(jì)師不斷迭代更新布局配平設(shè)計(jì)工作的目標(biāo)和準(zhǔn)則。經(jīng)過精心細(xì)致的工作，天舟八號(hào)的上行質(zhì)心和配平結(jié)果再次很好地控制在目標(biāo)值以內(nèi)，且相關(guān)布局得到各大系統(tǒng)認(rèn)可。

航天科技七院七部天舟八號(hào)貨運(yùn)保障分系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在發(fā)射塔下留影。（受訪者供圖）

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新“挑戰(zhàn)”：突遇臺(tái)風(fēng)天災(zāi) 堅(jiān)持試驗(yàn)保質(zhì)量

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9月初，如往常一樣開始文昌發(fā)射場(chǎng)試驗(yàn)的七部貨運(yùn)保障分系統(tǒng)隊(duì)伍，并未想到會(huì)遭遇前所未有的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”。

在完成總裝第一階段工作后，被副熱帶高壓、南亞高壓、大陸高壓共同催生出的恐怖臺(tái)風(fēng)“摩羯”，以17級(jí)強(qiáng)度從文昌登陸，橫掃整個(gè)城市，摧折樹木、房屋和一切阻礙它的事物。

面對(duì)停水、停電、停網(wǎng)的艱難情境，整個(gè)貨運(yùn)飛船發(fā)射場(chǎng)試驗(yàn)隊(duì)仍全力保障飛行器的安全和任務(wù)進(jìn)度。試驗(yàn)隊(duì)員們苦中作樂，道路損壞不能坐車，就步行到總裝廠房；水管破壞無法洗澡，就想辦法用濕毛巾擦拭身體；酒店沒電難以休息，正好在廠房里好好檢查產(chǎn)品和文件的技術(shù)狀態(tài)……天災(zāi)沒有澆滅團(tuán)隊(duì)保成功的決心，反而更加激發(fā)了大家的斗志，設(shè)計(jì)師們?nèi)匀患影嗉狱c(diǎn)為后續(xù)的試驗(yàn)做準(zhǔn)備。這些準(zhǔn)備沒有白費(fèi)，設(shè)計(jì)師隊(duì)伍很快完成了新一輪的布局配平和信息采集校驗(yàn)工作，為發(fā)射場(chǎng)后續(xù)工作做好了堅(jiān)強(qiáng)的保障。

七院七部設(shè)計(jì)師告訴記者：“我們從來沒有經(jīng)歷過臺(tái)風(fēng)，也沒想到臺(tái)風(fēng)的破壞力這么大。但是在發(fā)射場(chǎng)這個(gè)特殊的地方，我們依靠的是對(duì)航天事業(yè)的熱愛、依靠的是團(tuán)結(jié)一致的信心和決心、依靠的是不顧一切艱難險(xiǎn)阻的努力奮斗，這樣的成功極具一種人定勝天的浪漫感?！?/p>