天河行舟，奔赴寰宇，筑梦天宫！
昨天，天舟六号在长征七号遥七运载火箭的托举下顺利升空，飞船精准进入预定轨道，标志着我国空间站应用与发展阶段的首次飞行任务圆满告捷。
作为我国空间站建造完成后的首艘到访飞船，天舟六号将为空间站送去支持3名航天员半年以上的在轨驻留物资，以及配合空间站进行组合体轨道和姿态控制等。
(资料图)
中国航天科技集团有限公司八院承担了天舟货运飞船电源分系统、对接机构分系统、推进舱结构与总装、测控通信子系统、总体电路分系统推进舱电缆网的研制工作。
改进型首次亮相，载货能力提升到7.4吨
从天舟六号起，天舟系列货运飞船正式形成标准型和改进型两种型谱。以天舟六号为代表的改进型货运飞船，经升级改造后，其物资装载能力由原来的6.9吨提高至7.4吨，上行载货比（货物重量占飞船总重量的比例）由0.51提高至0.53，成为世界上现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。
我国天舟货运飞船采用货物舱和推进舱两舱设计，货物舱用于运输各类物资，推进舱作为飞行任务平台，主要配置推进、电源、测控通信等平台设备，为飞行器提供动力、能源与通信功能，并装载空间站补加推进剂。
根据空间站在轨运行情况以及对物资需求进一步分析，以天舟六号为代表的改进型货运飞船对货物舱和推进舱同时开展了优化设计。相比天舟五号，天舟六号货物舱的后锥段由原来的非密封舱改为密封舱，扩大了密封舱的装载空间，便于携带更多“货物”。
一艘标准型货运飞船的推进舱内，通常安装有8个贮箱以及数台平台电子设备及错综复杂的电缆网，承担着飞船“能源仓库”的角色。那么，改进型货运飞船如何突破？在结构外形尺寸不变的前提下，设计团队对天舟六号推进舱内外设备进行重新设计布局，并减少4个贮箱。这样一来，原先位于货物舱后锥段的近30台仪器设备全部下移至推进舱内，为货物舱释放珍贵的装载空间，实现天舟货运飞船运输效益最大化。
设备的增减并不是简单的搬运挪移，而是考验设计师“螺蛳壳里做道场”的匠心巧思。推进舱的全新布局，涉及到结构优化、仪器设备和管路布局等一系列再设计、再验证工作，这对于八院货运飞船研制团队来说也是全新挑战。为了验证新设计布局带来的整船力学环境和质量特性变化，天舟六号继天舟一号后再次进行了推进舱单舱力学试验。借助于数字模型仿真试验，天舟六号实现了单舱力学试验和整船力学试验的一次通过，充分发挥了数字模型仿真在产品研制道路上的“加速器”作用，为其他型号数字化研制工作探索积累了工程研制经验，在加快数字航天建设征程中迈出了坚实步伐。
自主研制器件应用，只为稳态可靠运行
中国载人航天工程发展始终坚持自立自强、自主创新，突破掌握了一大批具有自主知识产权的核心关键技术，走出了一条中国特色的载人航天发展道路。
电源是航天器的心脏，在保证高密度发射任务和产品研制的同时，从2019年开始，电源分系统设计师们就踏上了研制国产化的道路。在比对分析国产器件与进口器件差异的基础上，研制团队对器件进行摸边探底，确保在使用过程中有充足余量，并在常态化方案验证、鉴定试验验证等工作基础上，开展一系列元器件级、板级和整机级应用验证工作，并邀请相关专家开展元器件应用专项评估工作，确保元器件的可靠使用。
就这样，科研人员从器件调研到器件应用验证，从电路方案验证到鉴定试验验证，再到最终天舟六号正样产品上装机使用，一步步地将电源分系统使用的元器件国产化率提高约15%，助力我国航天事业高水平科技自立自强的实现和自主创新能力的提升。
此外，对接机构核心控制单机产品也在逐步提升元器件国产化率。相比于天舟一号到天舟五号，天舟六号的配套单机产品进行了19项国产化替代技术状态更改，将元器件国产化率由90%提升到97%。
当然，所谓国产化替代，并不是一对一取而代之那么简单。对于“变身”后的元器件，研制团队需要对所有技术指标和性能参数开展逐项比对，特别对于差异项，要从功能、性能、功耗、重量、热设计、抗力学设计、抗辐照影响等各方面进行详细分析，确保方案更改万无一失。
在方案可行的基础上，科研人员开展进一步更改验证，验证的过程也不是囫囵吞枣的整机产品测试正常就可以过关，而是进行庖丁解牛般对每个更改项目、更改前后元器件的实际功能、每个输入输出的性能特性、电压波形等全部测试到位，并进行更改前后对比，确保验证到位。
天舟六号发射四大看点
5月10日21时22分，搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约10分钟后，船箭成功分离并进入预定轨道，之后，飞船太阳能帆板顺利展开工作，发射取得圆满成功。资料来源：新华社制图：李洁
新一组批生产的货运飞船“首发”
相较于空间站全面建造阶段发射的天舟四号、天舟五号货运飞船，天舟六号货运飞船有着“不凡”的身份——我国载人空间站应用与发展阶段发射的首发航天器；我国改进型货运飞船首发船；天舟六号到天舟十一号组批生产的首发货运飞船。
“带货”实力再升级
天舟六号货运飞船装载258件（套）货物，运输物资总重约5.8吨，包括6名航天员在轨驻留消耗品、约700千克补加推进剂和多项实（试）验载荷。此次携带的航天员生活物资主要包括服装、食品、饮用水等，其中新鲜水果重达71千克，约是天舟五号携带水果重量的两倍，可满足神舟十五号和神舟十六号乘组需求。
“老搭档”加速再出发
六度携手的长征七号运载火箭与天舟货运飞船已是一对“老搭档”。长征七号运载火箭成为“天地运输走廊”的“货运专列”，以每年1至2次的发射频率为我国空间站正常运转提供物资保障。在取得连续成功的同时，长征七号运载火箭研制队伍也在持续优化火箭设计和发射场测发流程。
未来将开展更多科学实验
本次天舟六号货运飞船除携带各项物资外，还搭载了多项载荷，用于开展科学实验和验证。天舟六号货运飞船与空间站完成快速交会对接后，将由航天员将相关产品转运至空间站舱内，按飞行任务规划陆续开展空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、空间应用新技术试验等四个领域共29项科学实验和应用试验。
文 | 史博臻
来源：文汇报
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