技术亮点：更高效、更智能、更持久、更适应

纵览中国空间站建设全局，天舟货运飞船的主要任务目标是稳定可靠运输货物。在此基础上，“天舟二号”还将对多项技术改进进行在轨验证，确保高效率支撑空间站建设运行任务。

“互相充电”能源利用更高效

空间站天和核心舱和天舟二号货运飞船都安装了并网控制器。上天前，空间站核心舱与“天舟二号”是两套独立的能源系统；对接后，并网供电系统为船站间互相输送电能资源，“1+1＞2”,实现组合体能源的高效利用。

“就好比两个手机，既可以单独充电，还可以互相充电。”天舟二号货运飞船系统电总体负责人于磊介绍，复杂航天器的阳光遮挡情况复杂，如果单个航天器能量不足，另一个可以及时补充。

停靠空间站期间，天舟二号货运飞船处于休眠状态，自身能源需求不大，太阳翼提供的能源供给大部分时段较为充足，富余的电能可以为航天员活动提供保障，同时支撑一些电能消耗较大的科学实验。

“一直要负责到离轨。”于磊介绍，天舟二号上天后需要在多个关键节点完成指定动作。牵一发而动全身，航天器每多做一项动作，就要相应多安装一个模块，全船信息系统就要多一个布局，每个关键动作都是能源监视最紧张的时候。

“发射只是任务开始，‘天舟二号’在轨期间，每个试验叠加成功，才是最终的成功。”于磊说。

据介绍，双向并网需要通过地面发送程序指令，对接成功后，“天舟二号”和空间站天和核心舱将择机开展双向并网在轨验证。

一天16次循环“动力源泉”不停工

在天上，货运飞船最显眼的就是两只“翅膀”，太阳电池翼电池板在阳光照射下反射出尖锐的光线。

电源分系统是货运飞船翱翔宇宙的“动力源泉”，太阳电池翼暴露在舱外，蓄电池隐藏在舱体内，两部分配合为整船供电。

上海航天技术研究院承担天舟二号货运飞船电源分系统研制任务，试验队电源分系统主任设计师王振绪介绍：“‘天舟二号’太阳电池翼主要有两个功能，发电满足整艘货船的供电要求，同时给蓄电池充电。”

当货运飞船逐渐进入阴影区域，太阳电池翼无法接收阳光，货运飞船上的3组锂离子蓄电池开始为整船供电，直到太阳电池翼进入阳光照射范围供电、充电，电源系统进入下一次循环。

“实际情况更复杂，‘天舟二号’与空间站核心舱对接后，可能会被核心舱遮挡。”王振绪介绍，太阳电池翼会经历多次“进影”和“出影”，如果长时间充放电不均衡，电池寿命会减损，甚至没办法工作。

据科研人员测算，空间站在近地轨道绕地球一圈需要91分钟，其中能接收光线照射的时长约为54分钟，太阳电池翼每天要经历约16次明暗交替循环。“我们对产品有信心。”王振绪介绍，货运飞船太阳电池翼技术成熟度高，产品散热性能好，能抵御高低温的循环冲击；锂离子蓄电池与核心舱采用相同方案，经过至少10000次地面循环验证，能支撑货运飞船全寿命周期使用。

“我们优化了太阳电池翼的布局和蓄电池的充电控制策略，能适应空间站建设中复杂的遮挡工况。”王振绪说。

“如果太空垃圾击中太阳电池翼怎么办？”记者追问。

“首先击中概率小，其次即使被小的太空碎片击中，太阳电池翼的单个电池板是独立运行的，对整个电源分系统供电影响较小。”王振绪说，团队有充分的信心迎接挑战。

33次撞击从8吨到180吨

“两个航天器在太空要连在一起，主要依靠对接机构。”上海航天技术研究院对接机构分系统副主任设计师丁立超介绍，捕获、缓冲、刚性连接……对接机构完成一系列规定动作后，互相独立的航天器才能连成一体，共同组成复杂的中国空间站。

空间站建设就像搭积木一样，货运飞船、载人飞船、实验舱都要与核心舱对接，积木越垒越多，质量不断叠加。丁立超解释：“吨位越大，撞击能量越大，对接机构要消耗的能量越大。”

“天舟一号”与“天宫二号”对接是13吨对8吨，首次在太空开展相关技术验证；本次任务中，“天舟二号”要与22吨的空间站核心舱对接，后续还要和总重超过30吨的航天器组合体对接。

“天舟二号”做了一些适应性改变，丁立超介绍：“所有改进都要适应核心舱。”

除了完成运输物资主线任务，“天舟二号”还承担了多条支线任务，其中需要完成4次对接动作，为空间站后续建设做技术验证。

货运飞船入轨后，按计划8个多小时即可自主完成与核心舱的交会对接；航天员进入核心舱后，要手控遥操作，在核心舱内控制货运飞船完成对接动作；货运飞船从后向对接核心舱后，还要调头绕飞到前向，完成后续动作，并配合核心舱机械臂进行转位试验。

“每多对接一次，风险就增加一次。”丁立超认为，这也是货运飞船的使命，要为其他航天器升空做先期验证。

“我们在实验室完成了33次捕获缓冲试验。”上海航天技术研究院805所对接机构分系统主任设计师邱华勇介绍，8吨、22吨、74吨、180吨，产品对接能力稳步通过地面验证。

“之前交会对接环节很多依靠地面干预。”于磊介绍，天舟一号货运飞船完成交会对接动作主要依赖地面测控，“比如货运飞船发动机开机，开机时长、开机点位都要靠地面指令，测控人员压力很大。”

在硬件条件不变的前提下，快速交会对接系统提前安排好入轨后的动作时序，节省指令在天地间传达的时间，也免去地面临时注入程序的流程，货运飞船可及时找准与空间站核心舱交会的切入点。于磊说：“交会对接的速度更快了。”

最直观的是，软件性能提升后，交会对接阶段地面飞控人员能从高度紧张的状态中解放出来，于磊说：“希望能让飞控人员发挥所长，完成更有挑战性、创新性的工作。”

承重、防晒给发动机撑起“遮阳伞”

天舟货运飞船可以简单分为货物舱与推进舱，货物舱主要负责上行货包，推进舱为飞船提供动力、为核心舱补加燃料。

天舟二号货运飞船推进舱有8个400升金属膜片贮箱，其中4个装燃烧剂、4个装氧化剂，推进剂满载重量3.5吨左右。天舟一号货运飞船任务就已成功对在轨推进剂补加技术进行了验证，天舟二号货运飞船在此基础上，将在轨验证空间站核心舱前向推进剂补加技术。

上海航天技术研究院试验队推进舱总装设计师冯宇说：“推进舱还有一个重要作用——承重。”

起飞前，货运飞船竖直向上站立在地面，点火起飞时，处在下层的推进舱不仅要承担燃料和货舱的重量，还要考虑振动问题。

在总装阶段，团队既要考虑到每台单机设备在上升段承受的过载，还要满足热控“冷热均衡”的要求，同时尽可能减轻重量，为飞船“轻体减重”，留出余量多带货、多带燃料。

“每个分系统都考虑到了，我们的设计就是合理的。”冯宇总结。

在天舟一号货运飞船任务期间，团队发现在对日偏航状态下，飞船尾部被太阳直射，在运行环境和舱段设计的双重作用下，发动机喷管温度较高。

“这次，我们给发动机喷管打了遮阳伞。”冯宇介绍，推进舱底部加了4块遮光板、喷上热控白漆，有效降低喷管温度，同时改善舱内组件辐射换热环境。