天舟八号货运飞船发射任务取得圆满成功 月壤砖首次搭乘天舟升空

新华社电 搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭，于11月15日23时13分在我国文昌航天发射场点火发射，约10分钟后，天舟八号货运飞船与火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，发射取得圆满成功。 据中国载人航天工程办公室介绍，后续，天舟八号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。 天舟八号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实（试）验装置等物资，并为神舟十九号航天员乘组送去蛇年春节的“年货”。 这次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段后的第3次货运补给任务，是工程立项实施以来的第34次发射任务，也是长征系列运载火箭的第546次飞行。 据介绍，此次成功发射的天舟八号货运飞船，携带有保障神十九、神二十两批航天员乘组的补给物资，同时搭载各种用于开展空间科学实验和试验所需要的设备和材料。 其中，天舟八号首次搭载由我国科学家模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”备受关注。专家介绍，“月壤砖”的太空之旅将验证三大关键性能，包括力学性能、热学性能的变化，以及宇宙辐射作用对“月壤砖”的影响。 形制借鉴榫卯结构 根据国家航天局披露，我国计划于2035年前后建成月球科研站基本型。该型科研站将以月球南极区域为中心，具备百公里范围的科研作业能力。 “低重力、强辐射、温差大、月震……”月球上环境复杂、材料单一，给建站工程带来极大挑战。选用何种“建材”建造月球科研站，成为最基础的问题之一。日前，由我国科学家模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”公开亮相，拟用于未来建造月球基地。 据介绍，“月壤砖”的密度与普通砖块相当，抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上，相当于每平方厘米能承受1吨多重量。但其形制区别于日常生活中所见的矩形砖块，呈榫卯结构。未来月球基地的建造中，可能采用这样的结构形式进行拼装建造。 100%原位成型烧制 国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚日前接受媒体采访时介绍，“月壤砖”采用真空热压烧结的方式成型，整个过程大概分为三个步骤。第一步，先把模拟月壤进行称重，按照重量放入模具，因月壤非常松散，所以需要在模具容器里进行压制。第二步，将压制成型的、带有模拟月壤的模具升温烧结。第三步，对“月壤砖”进行高温烧制。 制砖时，为何需要采用模拟月壤进行烧制？太空运输物资的成本高昂，从地球运送基础材料至月球使用不切实际，因此在月球表面就地取材更为合理。 报道指出，“月壤砖”是以100%原位成型的工艺方法制造的，整个过程中没有任何其他材料添加物。在未来月球基地建造中，这也是一个非常有潜力的建造方式。 “100%原位成型工艺”意味着，将来可在月球上就地取材，直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源来建造，无须再从地球上运输预制建筑构件。 两种形状多重考验 “月壤砖”此去太空有何目的？ 据介绍，“月壤砖”将暴露于太空环境进行有关测试和验证，确保其性能达到月球建站要求。这些“月壤砖”在太空进行暴露实验后，将为未来在月建设积累科研数据，从而优化实际方案。 月表复杂、恶劣的环境，对月面建筑材料的力学性能、热学性能和抗辐射性能提出苛刻要求。因此，“月壤砖”需前期进行太空暴露实验，进行针对性测试。 为了充分利用太空实测的珍贵机会，研究团队将带到中国空间站的“月壤砖”设计为柱状和片状两种形状：柱状“月壤砖”主要用于力学测试；暴露面积较大的片状“月壤砖”，用于热学和辐射效应测试。 除了形态不同，这些“月壤砖”还使用了5种不同的模拟月壤成分、3种不同的烧结工艺，为后续月球基地的建设提供更准确的科研数据。 周诚介绍说：“实际上我们设计的整个暴露时间是三年，每隔一年会下行一块样品板，带着在空间站暴露之后的样品返回地球，再做相关实验。”首批样品预计将在明年年底返回地球。 揭秘 天舟八号运力再升级 天舟八号货运飞船由中国航天科技集团五院抓总研制，是世界现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。飞船为4贮箱改进型全密封状态，携带了可支持3名航天员在轨9个月的生活物资、平台设备、推进剂和科学载荷。 北京青年报记者从中国航天科技集团获悉，相较于以往货运飞船，研制团队通过优化舱内布局，使天舟八号货运飞船的货物装载能力增加了102千克，搭载的货物种类也更丰富。此外，天舟八号通过升级软件、优化程序设计等，具备每天均可发射的能力。 据介绍，天舟八号货运飞船团队通过优化姿轨控发动机使用模式，使空间站的控制系统可直接调配货运飞船发动机进行组合体姿轨控。这一设计，可使天舟货运飞船更好地融入空间站组合体，成为其有机整体的一部分，姿轨控资源的使用效能得到最大化发挥，有效提升空间站组合体统一管理的能力。 航天员长期驻留，对货运飞船的保障及时性进一步提出了要求。为此，天舟货运飞船团队通过升级GNC控制器软件、优化飞行程序设计、精细能量平衡分析等手段，解除了发射窗口对太阳入射角的约束要求，实现不同发射窗口和交会对接模式下，能源系统设计满足任务要求，进一步提高了发射和飞控任务实施灵活性，具备每天均可发射的能力，真正实现“想什么时候发射就什么时候发射”。 中国航天科技集团还透露，天舟货运飞船不仅完成为空间站运送货物和补给推进剂的既定使命，长期以来还不断拓展能力，其作为空间科学研究平台为各高校、科研院所提供更多搭载空间科学试验载荷的机会。在此次任务中，天舟八号货运飞船持续深化空间科学研究平台作用，搭载了多项新型试验载荷，为新技术的推广应用和空间科学技术发展作出重要支撑。 “每次任务中，天舟飞船搭载物资配置不尽相同。前期维持空间站长期生存，10年寿命的物资要多一些，维修备件多一些。现在上面物资存得比较让人放心了，我们就要大量开展空间试验，所以试验载荷也就多一些。”中国航天科技集团有关负责人表示。 解读 天舟飞船缘何“有去无回”？ 天舟八号升空前，天舟七号货运飞船已顺利撤离空间站组合体，择机受控再入大气层。根据中国空间技术研究院介绍，天舟货运飞船在结束任务后将受控陨落至预定区域，其间大部分器件将在重返大气层的高温中烧毁。 我国的航天器返回技术成熟可靠，造价不菲、技术含量颇高的航天货运飞船缘何要以烧毁的方式结束太空征程？ 中国空间科学学会理事、北京紫微宇通科技公司董事长张晓敏告诉北青报记者，我国的航天工程是一个大的整体设计，会考虑到方方面面因素，也会比对不同方案优中选优后来执行。技术层面上，将货运飞船设计成可以安全着陆的形式没什么问题，但这样设计的必要性不大。 其一，通过货运飞船装载的下行载荷、物资，绝大部分都是空间站的废弃物，这些废弃物本就不需要带回地面，可以随货运飞船在大气层一同烧毁。一些有价值的、需要下行返回地面的载荷，可以由神舟飞船装载随航天员返回地面。 其二，保障航天器安全返回、着陆，将需要更加复杂的技术、设备、材料，这无疑将增加更多的人力、物力成本，从成本角度来比较，并无此必要。 其三，天舟飞船最主要的任务是向空间站运送上行载荷，如果采取安全着陆的设计方案，增加的设备、材料等将影响到货运飞船本身的运力，得不偿失。 北青报记者注意到，在不久的将来，中国空间站或将迎来天舟之外的“快递专车”。日前，中国载人航天工程办公室正式公布空间站低成本货物运输系统总体方案的招标结果，中国科学院微小卫星创新研究院和中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所的相关方案，获得工程飞行验证阶段合同。 有了天舟，我国缘何还要探索推进另一套商业航天货运方案？ 张晓敏称，低成本货运飞船方案顾名思义，其成本将更加低廉，能降低往返天地的“物流”支出。另外，和天舟相比，这种更加小型、更加便捷的货运飞船，可以使得为空间站运货更加灵活。 对于未来我国的航天货运体系，张晓敏表示：“我个人的理解，天舟和商业化低成本飞船两套方案并不互斥，而是互补的关系。‘国家队’承担起相对固定、基础的设备物资运输，而针对一些时间敏感类的或临时有需求的物资，可以灵活选择其他货运方案。总之，这一主一副两套方案将共同为中国空间站、中国航天作出贡献。” 文/北京青年报记者李岩