2021年5月29日，天舟二號貨運飛船滿載物資在海南文昌發(fā)射場奔赴太空，帶著滿滿的愛意給“天和”核心艙送去了充足的補給，貨運飛船也被親切地稱為“中國快遞員”。而這個快遞員背后，有這樣一家“天地物流公司”，在背后默默地為它提供精準(zhǔn)的“訂制式”服務(wù)，它就是貨運飛船系統(tǒng)工程中一個特殊的分系統(tǒng)——貨運保障分系統(tǒng)。
“兵馬未動，糧草先行!”載人航天工程，往天上送人還不夠，還得往天上送貨。天舟二號飛船主要承擔(dān)送貨的任務(wù)，涉及各類物資補給，譬如推進(jìn)劑、空氣、航天員飲食以及用于天和核心艙在軌維護(hù)的設(shè)備等。它將與此前發(fā)射的天和核心艙對接，為后續(xù)神舟十二號載人飛船入軌、航天員進(jìn)駐提供物資服務(wù)，確�？臻g站建設(shè)有足夠的各類物資儲備以便航天員的長期在軌駐留。
貨運保障分系統(tǒng)是載人航天工程任務(wù)中的一個重要分系統(tǒng)，由位于成都的中國航天科技集團(tuán)有限公司第七研究院(簡稱七院)七部抓總研制。自2011年任務(wù)立項以來，作為七院參與國家重大專項工程的研制“國家隊”主力，其是一支平均年齡只有32歲的年輕隊伍。
此次物資保障服務(wù)，也是天舟貨運飛船貨運保障分系統(tǒng)繼2017年4月20日天舟一號貨運飛船后，承接的“第二單”任務(wù)。
做一個稱職的“打包員”
之所以把貨運保障分系統(tǒng)稱為“天地物流公司”，跟它主營業(yè)務(wù)——貨物裝載布局與物資信息管理密不可分�！肮尽币槍γ恳凰邑涍\飛船的貨物運送需求，開展上行貨物的裝載設(shè)計、布局配平設(shè)計、貨物在軌轉(zhuǎn)運支持以及下行廢棄物裝載制定等貨物運送保障工作;要負(fù)責(zé)所有裝載貨物和載荷信息的統(tǒng)一歸口管理。
“快遞員”的主要使命是運送貨物，艙內(nèi)配置最多的是裝載各類物資、產(chǎn)品的貨包產(chǎn)品。一艘船，多達(dá)上千種物資，種類繁多，大小不一，研制進(jìn)度有快有慢，怎么裝?用什么裝?找好合適的包裝是關(guān)鍵�！肮尽钡闹鳡I業(yè)務(wù)之一就是設(shè)計和制作標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的貨包產(chǎn)品，為品種豐富、形狀各異的物資產(chǎn)品提供防護(hù)包裝。通過與貨運飛船艙內(nèi)結(jié)構(gòu)的適配性貨包裝載設(shè)計，將貨運飛船幾十立方米裝載空間安排得“滿滿當(dāng)當(dāng)”。“我們的貨包不僅好用、實用，還好看�！狈窒到y(tǒng)總體李鵬介紹到，“所有貨包都經(jīng)過了工效學(xué)評價和航天員訓(xùn)練，航天員在軌才能用著舒心、安心。”
除了吃喝穿戴，天舟二號貨運飛船還上行了大量空間站建設(shè)所需的設(shè)備。設(shè)備上行入軌，都需要賦形進(jìn)行防護(hù)�！安粌H要防護(hù)效果好、重量輕、體積小，還要滿足空間站嚴(yán)苛的材料要求，這種材料磨了我們好幾年。”七院七部宇航室主任蔣琳介紹到。經(jīng)過多達(dá)百余次的調(diào)試、小試、中試，團(tuán)隊成功研發(fā)出貨包外部包裝所需的和內(nèi)部賦型所需的特種聚氨酯泡沫材料，滿足了長期載人密閉環(huán)境下材料的選用要求，具備超低有害氣體逸出、高效抗菌防霉、高阻燃、燃燒物低毒及優(yōu)良的力學(xué)性能，同時具備高效的緩沖減震功能。當(dāng)上行設(shè)備身處這種“柔軟的懷抱”，便有效阻隔了上行振動的嚴(yán)苛的力學(xué)環(huán)境，保障了貨物的安全運輸。設(shè)計師李丹說，“貨包裝載產(chǎn)品經(jīng)過上千次的力學(xué)驗證，從小到原材料的選擇，到每道生產(chǎn)工序的檢測把關(guān)，做到了萬無一失，貨物方都給了我們五星好評”。
一艘貨運飛船，近一兩百個貨包，如何識別與管理，全靠物資信息管理系統(tǒng)這個“貼心管家”。其結(jié)合每個貨物配置的“RFID”標(biāo)簽，只要掃一掃，就能知道想要的貨物在哪里，實現(xiàn)了貨物的清清楚楚、狀態(tài)分明。
神奇的“太空冰箱”
值得一提的還有，本次跟隨天舟二號貨運飛船發(fā)往天空的還有一款叫低溫鎖柜的明星產(chǎn)品。這是考慮到飛船的低溫存儲需求所研發(fā)，其被親切地稱為“太空冰箱”，在距離地球400公里的外太空，在微重力環(huán)境下，傳統(tǒng)而成熟的蒸氣式壓縮機制冷技術(shù)不適用。空間站物資低溫儲存技術(shù)究竟應(yīng)該采用什么方案?需要達(dá)到哪些指標(biāo)?
作為載人航天和制冷技術(shù)的雙重“新丁”，七院七部設(shè)計師們的視野中籠罩著厚厚的迷霧。經(jīng)過多方調(diào)研和咨詢，“公司”組建專項攻關(guān)團(tuán)隊，先后攻克了低功耗設(shè)計、保溫設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化減重設(shè)計等重重難關(guān)，順利通過各項試驗考核，成功配套于貨運飛船�！疤毡洹弊鳛殡娮訂螜C，其電測任務(wù)更是“任重道遠(yuǎn)”。為保證產(chǎn)品萬無一失，測試人員需要對產(chǎn)品的功能性能、船上接口，分系統(tǒng)間匹配性，大系統(tǒng)間匹配性等項目進(jìn)行測試。
從2019年11月到2021年5月的一年半時間里，分系統(tǒng)設(shè)計師頻繁奔波于北京、天津、海南發(fā)射場等地，參與完成了整船力學(xué)試驗、站船聯(lián)試、五艙聯(lián)試、貨船站地、回歸等階段測試任務(wù)。每階段少則十多天，多則一個多月，部分階段需要整船24小時不斷電測試，測試人員只得不分晝夜倒班工作。在測試階段，據(jù)統(tǒng)計，分系統(tǒng)共參與119天整船測試工作，低溫鎖柜產(chǎn)品隨船電測時長達(dá)780小時，產(chǎn)品運行正常。
精確的配平布局
物資裝載布局與配平直接影響到貨運飛船的飛行安全，同時對降低推進(jìn)劑消耗、提高姿態(tài)控制精度都有重要作用。
七院參加飛行試驗隊員使用自主研發(fā)的物資裝載與配平優(yōu)化軟件，能夠?qū)崟r更新裝艙貨物重量以及裝船方案調(diào)整對應(yīng)的整船配平數(shù)據(jù)，確保每一輪的裝載調(diào)整都符合發(fā)射要求。七院七部軟件設(shè)計師李皓偉說曾說：“貨船配平工作責(zé)任重大，直接影響發(fā)射成敗，計算出的每一個數(shù)字都不允許出錯。”
配平算法是軟件研制中最大的難點，不僅需要自動計算排布每一個貨物的裝船位置，還需要使配平結(jié)果在要求的范圍內(nèi)盡可能最優(yōu)。在軟件研制的過程中，軟件設(shè)計師閱讀大量的相關(guān)文獻(xiàn)，多次和高校專家溝通、取經(jīng)，最終圓滿完成了配平軟件的研制任務(wù)。
在發(fā)射場，試驗隊員深知配平工作責(zé)任重大，對整船上的接近200個貨物的質(zhì)量、裝船位置以及貨船的質(zhì)量特性進(jìn)行逐一檢查復(fù)核，采用記錄表簽署留檔、編制配平報告等方式跟蹤記錄每一次配平變化情況，保障配平工作萬無一失，助力天舟二號成功發(fā)射。
天舟一號發(fā)射成功的畫面宛在眼前，天舟二號快遞也已送出，“天舟二號第一次運輸這么大量的真貨物，必須等航天員上去驗貨、簽收后才能算真正成功。”技術(shù)負(fù)責(zé)人陳粵海說到。
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