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天舟货运飞船

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“天舟”货运飞船
地面总装测试中的天舟二号货运飞船
製造中国航天科技集团
设计中国空间技术研究院
总设计师:白明生
國家 中华人民共和国
營運中国载人航天工程办公室
應用中國空間站的货物运输
技术指标
航天器类型货运飞船
发射重量全密封标准型:13,500公斤(29,800磅)
全密封改进型:14,000公斤(31,000磅)
载荷能力全密封标准型:6,900公斤(15,200磅)[1]
全密封改进型:7,400公斤(16,300磅)[2]
尺寸长:10.6m
舱体最大直径:3.35m
翼展:14.9m
體積加压空间:
全密封标准型:40.5m3[3]
载货空间:
全密封标准型:18.1 m3(640 cu ft)
全密封改进型:22.5 m3(790 cu ft)
軌道近地軌道
建造
狀態现役
已建造9
已發射9
運行中1
退役8
失敗0
首次發射2017年4月20日
相关飞行器
源自天宫一号
← 神舟飛船

“天舟”货运飞船系列,是中国航天用于给天宫二号空间实验室以及天宫空间站提供补给服务的无人货运飞船載運系統。首艘天舟一号于2017年4月20日从海南文昌航天发射场使用新一代长征七号运载火箭发射升空。

天舟货运飞船承担的任务有:运送货物和燃料,开展部分空间实验。除此之外,在飞船再入大气层时还可以销毁空间站产生的垃圾,因此空间站产生的垃圾一般存放于货运飞船。自天舟六号起,天舟的发射频率为每两年三艘(每次发射间隔8个月)。

天舟货运飞船总设计师是白明生。[4][5][6]

名称

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2011年4月25日中国载人航天工程办公室向公众开放征名活动,为未来的中国货运飞船命名。7月8日,中国首位飞天的航天员杨利伟与中国科学院院士、空间技术专家戚发轫座谈中国中央电视台时揭晓入选前十名的名称,它们分别为:“天梭”、“鲲鹏”、“天舟”、“神龙”、“龙舟”、“神骥”、“天马”、“云梯”、“神驹”、“行者”[7]。2013年10月31日,定名“天舟”,由宫号”空间站“神号”载人飞船各取一字组成,代号“TZ”[8],来源于汉语拼音Tiān Zhōu”。

用途

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天舟货运飞船旨在补给天宫二号空间实验室以及中国空间站的推进剂、空气、航天员的饮料、食物以及用于维修空间站的更换设备,以延长空间实验室和空间站的运行寿命[9]。货运飞船发射后会与空间实验室或空间站进行自动交会对接。为空间实验室或空间站自动补加推进剂以及空气。饮水、食物、以其他器物设备则需驻空间实验室或空间站的航天员从货运飞船上搬运到站内。同时,货运飞船亦可充当空间站的“垃圾桶”,航天员取出货运飞船升空携带的物品后,可将站内的废弃物品搬运到货运飞船上,关闭气闸后,货运飞船脱离空间站,返回地球时废弃物连同货运飞船在大气层中烧毁。这种做法与除了货运龙飞船以外的现有的绝大多数俄、欧、日、美等国的无人货运飞船的做法相同。

构造

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天舟飞船模拟图
天舟飞船全密封标准型模拟图,后锥段为非密封舱

天舟货运飞船的构造基于天宫一号目标飞行器。天舟货运飞船船长约10.6米,太阳帆板展开后最大宽度14.9米,最大直径约3.35米,发射质量为13吨至14吨,体积和质量均超过天宮一号和天宫二号(約9噸),货物质量为6至7.4吨。[10]天舟货运飞船总体结构由大直径的货物舱和小直径的推进舱组成。货物舱用于装载货物,而推进舱为整个飞船提供动力与电力。推进舱两侧各有一翼半刚性太阳能帆板三板,供电能力超过8千瓦。[11]

天舟飞船依据货物舱类型,分为全密封、半密封半开放、全开放3个型谱[12],其中全密封型又分为标准型和改进型。标准型可配置4或8个推进剂贮箱,发射质量为13.5吨,货物质量为6.9吨,载货比0.51;改进型只配置4个推进剂贮箱,通过利用减少推进剂贮箱所多出的空间优化设备布置,利用原本非密封的后锥段空间,将密封舱体积从18.1立方米增加至22.5立方米,密封舱的货物运输空间提升20%,运输质量增加0.5吨至7.4吨,发射质量增加至14吨,载货比提升至0.53。改进型天舟飞船给航天员提供支撑的时间进一步加长,补给频率可由一年两艘降为两年三艘,大幅度提升经济效益[13]

半密封半开放货舱、全开放货舱的型号装有非加压用的货物进出口开放式仓壁,可用于装卸大型试验设备并可以通过空间站的机械臂抓取货物。半密封型谱突出大型舱外设备和试验载荷运输能力,主要执行应急维修任务;全开放型谱实现超大型试验载荷整体运输,支持空间站发展重大科学任务能力。[14][15]目前还没有使用这两种货舱的天舟飞船执行任务。

天舟一号采用全密封型[16],天舟二号为全密封标准型,天舟三号、四号、五号为同一批次生产的全密封标准型(密封舱空间不变,三号和四号配置4个、五号配置8个推进剂贮箱),六号到十一号是另一批次生产的全密封改进型。

對比

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以下对比以全密封改进型天舟为例。天舟的低地轨道上行运载能力为7.4吨,高于俄罗斯联邦航天局研制的进步号M型(2.60吨)、美国軌道科學公司天鵝座宇宙飛船扩展型(2.70吨)、美国太空探索科技公司天龙号太空船扩展型和龙飞船2号(3.31吨加压/非加压总和)以及日本宇宙航空研究開發機構已退役的H-II运载飞船(6.00吨加压/非加压总和),但低于欧洲空间局已退役的自動運載飛船(7.67吨)。天舟飞船的载荷比(运载货物的质量与包含货运飞船船体本身的总质量之比)高达53%,是世界最高。

货物种类方面,天舟飞船暂时只进行了运输加壓艙貨物的任务,尚未展示如H-II運載飞船與天龙号太空船可運送非加壓貨物的能力(不过有几次天舟任务在舱外携带并释放了立方星)。根据报道,天舟货运飞船的型谱包含半密封半开放货舱、全开放货舱的类型,未来将按需投用。此外,能够运载并补加推进剂至空间站也是天舟的一大亮点,天舟和俄罗斯进步号飞船是唯二具备该能力的现役货运飞船。

就货物尺寸而言,天舟飞船使用宽度为0.8米的圆形中国停泊接口,宽度与美国太空探索科技公司龙飞船龙飞船2号[17]以及欧洲空间局已退役的自動運載飛船相当,窄于天鹅座货运飞船使用的宽0.94米的圆角方形CBM停泊接口英语Common Berthing Mechanism,以及日本宇宙航空研究開發機構已退役的H-II运载飞船[18]使用的宽1.2米的圆角方形CBM停泊接口英语Common Berthing Mechanism(該艙門寬度可讓國際標準机柜英语International Standard Payload Rack通過)。

天舟没有設計返回舱,因此不具备携带载荷返回地球的能力。

任务

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天宫二号空间实验室于2016年9月15日由长征二号F改进型运载火箭(天二)从甘肅省酒泉卫星发射中心发射升空。

天舟一号是于2017年从西昌卫星发射中心海南文昌航天发射场使用长征七号运载火箭发射中国新研制的首艘货运飞船。货运飞船的低地轨道运载能力约为6.5吨左右。与天宫二号自动交会对接成功后,为空间实验室补加推进剂[19]

2017年9月22日18时左右,天舟一号在完成空间实验室阶段任务及后续拓展试验后受控离轨,再入大气层烧毁。

天舟二号于2021年5月29日在海南文昌航天发射场使用长征七号运载火箭发射入轨,并于翌日5时01分同天和核心舱对接[20]。此次任务载货约6.8吨,其中包括约3吨为天和核心舱补给的推进剂[21]

已执行的任务

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生产
批次
任务名称 发射时间(UTC+8 发射地点 对接时间(UTC+8 对接对象 再入时间(UTC+8 备注
单独
生产
全密封
试验型
天舟一号 2017年4月20日
19时41分35秒361毫秒
海南文昌航天发射场 2017年4月22日
12时23分
2017年6月19日
14时55分
2017年9月12日
23时58分
天宫二号 2017年9月22日
18时左右
神舟十一号载人飞船任务结束之后升空。对天宫二号空间实验室进行三次无人对接,并为之补给燃料。
单独
生产
全密封
标准型
天舟二号 2021年5月29日
20时55分29秒373毫秒
海南文昌航天发射场 2021年5月30日
05时01分[22]
2021年9月18日
14时左右
2022年1月6日
06时59分
2022年1月8日
07时55分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
天和核心舱(天宫空间站)
前向对接
天和核心舱(天宫空间站)
前向对接
天和核心舱(天宫空间站)
前向对接
2022年3月31日
18时40分
神舟十二号载人飞船任务之前发射,与天宫空间站天和核心舱进行无人对接,并为之补给燃料和物资。

原计划于2021年5月20日发射,后因故两次推迟于5月29日发射升空[23]

与天和核心舱进行4次对接、在轨305天,均是本系列飞船最高记录。

第一
批次
全密封
标准型
天舟三号 2021年9月20日
15时10分11秒392毫秒
海南文昌航天发射场 2021年9月20日
22时08分
2022年4月20日
09时06分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
天和核心舱(天宫空间站)
前向对接
2022年7月27日
11时31分
神舟十三号载人飞船任务之前发射,与天宫空间站天和核心舱进行无人对接,并为之补给燃料和物资。
天舟四号 2022年5月10日
01时56分37秒376毫秒
海南文昌航天发射场 2022年5月10日
08时54分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
2022年11月15日
07时21分
神舟十四号载人飞船任务之前发射,与天宫空间站天和核心舱进行无人对接,并为之补给燃料和物资。
天舟五号 2022年11月12日
10时03分12秒374毫秒
海南文昌航天发射场 2022年11月12日
12时10分
2023年6月6日
03时10分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
天和核心舱(天宫空间站)
前向对接
2023年9月12日
9时13分
神舟十五号载人飞船任务之前发射,与天宫空间站天和核心舱进行首次有人对接。

创造航天器与在轨运行空间站交会对接的最短时间世界记录(2小时07分)[24]

第二
批次
全密封
改进型
天舟六号 2023年5月10日
21时22分51秒405毫秒
海南文昌航天发射场 2023年5月11日
05时16分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
2024年1月19日
20时37分
神舟十六号载人飞船任务之前发射,与天宫空间站天和核心舱进行有人对接,并为之补给燃料和物资。第二批次首船,货物运输能力由6.9吨提升到7.4吨,补给频次由一年两艘调整为两年三艘。
天舟七号 2024年1月17日
22时27分30秒728毫秒
海南文昌航天发射场 2024年1月18日
01时46分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
2024年11月17日
21时25分
神舟十七号载人飞船任务之后发射,与天宫空间站天和核心舱进行有人对接。此次採用的3小時標準對接流程,尚屬首次,此前還有設計過2小時,6.5小時對接方案,總結這些經驗平衡了速度與風險。
天舟八号 2024年11月15日
23时13分18秒219毫秒
海南文昌航天发射场 2024年11月16日
02时32分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
2025年7月9日
06时42分
神舟十九号载人飞船任务之后发射,与天宫空间站天和核心舱进行有人对接。此次採用的3小時標準對接流程。

进行中的任务

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生产
批次
任务名称 发射时间(UTC+8 发射地点 对接时间(UTC+8 对接对象 备注
第二
批次
全密封
改进型
天舟九号 2025年7月15日
5时34分
海南文昌航天发射场 2025年7月15日
8时52分
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
神舟二十号载人飞船任务之后发射,与天宫空间站天和核心舱进行有人对接。此次采用的3小时标准对接流程。

计划中的任务

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生产
批次
任务名称 发射时间(UTC+8 发射地点 对接时间(UTC+8 对接对象 备注
第二
批次
全密封
改进型
天舟十号 预计2026年
海南文昌航天发射场 预计2026年
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
天舟十一号 预计2026年
海南文昌航天发射场 预计2026年
天和核心舱(天宫空间站)
后向对接
第二批次最后一艘船

图集

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参考文献

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  1. ^ 中国空间站货运飞船停靠核心舱. 中国中央电视台 (中国中央电视台). 2021-05-30 [2021-05-30]. (原始内容存档于2021-06-17) (中文(中国大陆)). 
  2. ^ 天舟六號今晚發射 載重能力提高到7.4 噸. 經濟日報. 2023-05-10 [2023-05-11]. (原始内容存档于2023-05-24) (中文(臺灣)). 
  3. ^ 朱光辰. 我国载人航天器总体构型技术发展. 航天器工程. 2022, 第31卷 (第6期): 47 [2023-02-16]. (原始内容存档于2023-02-16). 
  4. ^ 访天舟一号货运飞船总设计师白明生:开启中国空间站时代. 科学网. 2017-04-21 [2023-09-07]. (原始内容存档于2023-09-07). 
  5. ^ 《面对面》专访白明生总师:陪伴“天舟家族”走过的日子. 中国空间技术研究院. 2022-05-16 [2023-09-07]. (原始内容存档于2023-09-07). 
  6. ^ 天舟货运飞船将转入常态化发射 每半年一次. 中华人民共和国国防部. 新华社. 2022-11-13 [2023-09-07]. (原始内容存档于2023-09-07). 
  7. ^ 中国货运飞船征名结束 龙舟等10个名字入选. 网易新闻. 2011-07-09 [2013-06-23]. (原始内容存档于2016-08-12) (中文(中国大陆)). 
  8. ^ 中国载人空间站命名“天宫”货运飞船为“天舟”. 中国新闻网. 2013-10-31 [2014-01-16]. (原始内容存档于2014-01-16) (中文(中国大陆)). 
  9. ^ 中国货运飞船简介. 中国载人航天工程网. 2011-04-23 [2013-06-23]. (原始内容存档于2012-05-20) (中文(中国大陆)). 
  10. ^ 天地飞舟航天梦 太空之吻醉神州. 人民日报 (中华人民共和国科学技术部). 2017-04-11. 
  11. ^ 中国电科. 飞天记录再+1!中国电科护航天舟九号成功发射. [2025-07-20]. 
  12. ^ 中国航天科技集团. 送货能力,世界第一!天舟上新,2年3发. 2023-05-10 [2023-09-13]. (原始内容存档于2023-09-17). 
  13. ^ 面对面|陪伴“天舟家族”走过的日子 专访天舟四号总师白明生. 新浪财经. [2022-05-16]. 
  14. ^ 中国载人航天工程总设计师周建平解析天舟一号飞行任务 _ 滚动新闻 _中国政府网. www.gov.cn. [2021-05-15]. (原始内容存档于2021-05-15). 
  15. ^ 航天逐梦:托起“天舟”的年轻人 - 中国日报网. china.chinadaily.com.cn. [2021-05-15]. (原始内容存档于2021-05-15). 
  16. ^ 天舟一号货运飞船通过出厂评审. 中国载人航天官方网站. 
  17. ^ spaceX Dragon. [2021-05-29]. (原始内容存档于2020-06-04). 
  18. ^ 国際宇宙ステーション(ISS)に提供する実験装置(HTV搭載小型回収カプセル(HSRC))に関する安全審査結果について (PDF). [2021-05-29]. (原始内容存档 (PDF)于2021-06-02). 
  19. ^ 周建平. 我国空间站总体构想. 《载人航天》 (中国载人航天工程办公室). 2013年3月, 第19卷 (第二期): 第6页、7页、9页 (中文(中国大陆)). 
  20. ^ Tianzhou-2 cargo spacecraft docks with China’s space station module. Reuters. 2021-05-29 [2021-05-30]. (原始内容存档于2021-06-20). 
  21. ^ 中国空间站货运飞船停靠核心舱. 中国中央电视台 (中国中央电视台). 2021-05-30 [2021-05-30]. (原始内容存档于2021-06-17) (中文(中国大陆)). 
  22. ^ 天舟二号货运飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接. 新华网. [2021-05-30]. (原始内容存档于2021-06-04). 
  23. ^ 天舟二号为何连续两次推迟发射 迟来9天的胜利. 中国新闻网. 2021-05-30 [2021-05-30]. (原始内容存档于2021-06-03). 
  24. ^ 2小时快速交会对接!天舟五号任务亮点了解一下→. 中国载人航天工程官方网站. 2022-11-12 [2022-11-12]. (原始内容存档于2022-11-12). 

外部链接

[编辑]

货运飞船系统 中国载人航天官方网站页面存档备份,存于互联网档案馆

参阅

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