一路使命必达——“快递小哥”天舟的旅行史

2022年11月12日10时03分，天舟五号货运飞船搭载长征七号遥六运载火箭奔赴太空。12时10分，天舟五号货运飞船与在轨运行的空间站组合体成功完成自主快速交会对接，“地天快递”仅用2小时，创造了世界航天史交会对接历时最短的新纪录。天舟团队自信地表示：“在未来，让航天员们吃上现做的热乎饺子也不再是梦想。”

天舟五号是我国第五位太空“快递员”。它是为中国空间站在轨运行期间提供补给支持的天舟系列货运飞船，已经多次顺利完成快递任务，为宇航员日常生活、空间站长时间正常运营，以及延长空间实验室和空间站运行寿命提供了可靠保障，也成为我国载人航天工程“三步走”发展战略进入空间站时代的明证。从2017年“横空出世”的天舟一号到目前的天舟五号，天舟“快递”使命必达。以此为标志，我国在相关领域的航天技术完成了从无到有、从弱到强的蝶变，而每一架天舟飞船，也在此过程中展现了各自的“闪光时刻”。

天舟一号：开启新时代

2017年4月20日，天舟一号和长征七号共同组成的空间站货物运输系统首次实用性亮相，这是我国载人航天工程“三步走”发展战略第二步的收官之作，也标志着我国即将开启空间站时代。

天舟一号与长征火箭组合体

天舟一号见证了我国航天史上的多个“首次”——它是我国首次执行货运飞船飞行试验任务、首次在轨实施飞行器间推进剂补加、首次以天基测控体制为主实施飞行控制、首次大规模推动核心元器件自主可控、首次开展全自主快速交会对接试验、首次搭载多项空间应用与技术试（实）验载荷和首次实施主动离轨受控陨落的货运飞船。天舟一号可以运送6吨多的货物、整船最大装载状态下重量达13.5吨，“肚大能装货”让天舟一号成为当时我国体积最大、重量最重的载人航天器，其搭载的用于在轨试验的几十台载荷设备也让“一次飞行、多方受益”成为可能。

在顺利完成“零窗口”发射的同时，天舟一号还首次采用了以天基测控体制为主的设计原则，实现了对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪。此外，天舟一号与天宫二号的交会对接采用了快速交会对接的方式，从入轨到对接成功仅用了几小时，远超先前交会对接技术需要耗时2天的常规纪录，实现了更快、更舒适、更稳妥地运输货物。

在顺利完成与天宫二号的交会对接后，天舟一号实施了我国首次推进剂在轨补加，突破和掌握了推进剂补加技术，为我国空间站组装建造和长期运营扫清在能源供给问题上的最后障碍。在任务结束后，天舟一号首次采用主动离轨方式落到预定海域，既避免自身成为太空垃圾、避开离轨过程中的不可控因素，又能为打造洁净、安全的太空环境作出自己的贡献。

天舟二号：“三而不竭”

天舟二号在发射之前，曾经历了两次压力值异常而导致发射推迟的状况。不过，颇为曲折的发射过程并没有影响天舟二号的表现，在继承天舟一号“衣钵”、完成8小时自主交会对接的前提下，天舟二号还在离轨前进行了两小时快速交会对接的在轨试验，验证了自主快速交会对接技术。与此同时，为了提高交会对接可靠性，天舟二号配合航天员完成了手动遥控操作试验。与之前航天员在主动飞行器上看着目标飞行器进行操控不同，此次航天员是在空间站上遥控货运飞船与空间站对接。借由升级后的航天器之间双向通信的“空空通信机”，其传输性能从千字节提升到了兆级。

在此基础上，天舟二号进一步打通了天舟与空间站双向并网供电的能力。空间站在轨道运行的过程中，不可避免会存在太阳翼帆板阳光被遮挡的问题，这会让航天器的供电能力暂时无法满足特定工作模式的用电需求。在常规状态下，空间站可以为货运飞船供电；而当空间站电力不足时，天舟也能够“反哺母舰”，为其提供电力。

此外，天舟二号还检验了利用机械臂操作空间站舱段转位的可行性和有效性，从而验证了空间站舱段转位技术和机械臂大负载操控技术，为后续空间站在轨组装建造积累了经验。值得一提的是，从2021年5月29日成功发射到2022年3月27日撤离天和核心舱组合体，天舟二号创造了截至目前在轨时长世界第二、中国第一的纪录，其间验证了大量的关键技术，为我国空间站的建设立下了汗马功劳。

天舟三号：稳稳的幸福

有了天舟一号、二号打下的坚实基础，天舟三号和神舟十三号载人飞船共同开启了我国整个天宫空间站的正式运营。尽管天舟三号携带的物资比天舟二号上装载的物资少了两吨多，但是却为“常态化运营”条件下天舟飞船内部的物资装载顺序、所需物资等重要内容提供了可借鉴模板。通过采用当时我国最新研制的新一代全自主交会对接系统，天舟三号在确保稳定的同时有效提升效率，其从发射入轨到成功对接只用了6个多小时。

2021年9月16日，天舟三号货运飞船与长征七号遥四运载火箭组合体在转运途中（图片来源：新华社）

如果说天舟二号是“险”，那么天舟三号则是“稳”。在天舟三号发射之前，文昌航天团队针对台风季节影响，系统制订台风天气应对策略、午后发射环境保障策略等20多个方案预案，同时持续提升发射场设备设施可靠性，开展了活动发射平台中修、塔架防腐等预防性检修检测，组织加注系统液氮调试、测试厂房空调联试等24项试验……这些详尽的准备工作都成了天舟三号得以顺利发射、稳定运行并顺利完成既定任务的有力保障。

天舟四号：更快和更强

在天舟三号的完美一飞之后，接棒的天舟四号装载包括航天员系统、空间站系统、空间应用领域和货运飞船系统在内的共计200余套货物，以及为空间站补充的750千克加补推进剂，为宇航员及空间站送上了“大礼包”。这艘当时国内现役运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船，在交会对接的过程中却呈现出举重若轻的姿态——借由可控阻尼的设计思路，天舟四号可以通过缓冲设施来实现飞船的安全对接。

而承担天舟四号飞船发射任务的长征七号火箭，也在长期的发射和使用中孕育了进一步压缩整个发射和对接过程时间的方法。天舟四号的火箭测试周期为27天，这一数据比长征七号首飞时整整压减了15天。此外，研发团队通过优化加注发射阶段测试工作，将发射区总时间压减至3天；并实施液氧煤油并行加注，把发射日测试时间精简至8小时，为高密度航天发射任务打下坚实基础，极大提升了火箭发射工作效率。

天舟五号：最快最聪明

天舟五号发射任务是西昌卫星发射中心组建以来的第200次发射任务，而“快”正是此次发射任务的主题词之一。通过优化交会对接的控制制导策略和减少用以确认飞船状态的停泊点，天舟五号从点火发射到完成交会对接全程仅用两个小时，一举改写了2020年10月14日俄罗斯联盟号MS-17与国际空间站的3小时3分交会对接纪录。此外，天舟五号特别配备了天线网络，并通过提供专门的测控与通信信号传输通道与地面建立起高速、畅通的指挥和信息反馈通道。有了这一“中枢神经”的加持，天舟五号也获得了“最聪明的货运飞船”的评价。

2022年12月18日，天舟五号释放了“澳门学生科普卫星一号”，为澳门青少年学生提供对地成像、无线电通联体验等航天科普活动。这是中国载人航天工程办公室充分利用天舟货运飞船资源，面向各级单位开展基于天舟系列货运飞船平台搭载科学技术试（实）验和应用项目的一次有益尝试，也是我国陆续开展各项在轨科学试（实）验的一角。在未来，作为空间站货物和补给运输平台，天舟飞船将以平均每年1～2艘的频度实施发射，为中国空间站送去更多“宇宙快递”，创造更多的中国奇迹。