貨運飛船

向空間站補給食物等的航天器

貨運飛船是一種專門運送貨物到達太空一次性使用的航天器,主要任務是向空間站定期補給食品,貨物,燃料和儀器設備等。它是國際空間站補給物資的重要運輸工具,也是空間站的地面後勤保障系統。除日本的空間站轉運飛行器外,還有俄羅斯的“進步”飛船、歐洲的自動貨運飛船(ATV)等。

2015年2月15日,歐洲航天局宣布該機構向國際空間站發射的第五艘也是最後一艘自動貨運飛船(ATV)“喬治·勒邁特”號當天如期完成為期6個月的太空之旅,並在可控情況下在南太平洋無人區上空的大氣層中焚毀。

2021年5月16日,天舟二號貨運飛船長征七號遙三運載火箭組合體已轉運至發射區。

主要任務


補空站推進劑消耗,空氣泄漏,運送空間站維修和更換設備,延長空間站的在軌飛行壽命;
二運送宇航品,保障空站航軌駐留;
運送空科驗設備品,支持保障空站具備展較規模空科驗件。

主要飛船


俄羅斯

俄羅斯進步號系列,主要執行向空間站定期補給食品,貨物,燃料和儀器設備等任務。

美國

美國貨運飛船“龍”是由美國太空探索技術公司發射的商業貨運飛船,2012年5月22日由“獵鷹9”號火箭在佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空。成為唯一能從空間站安全返回地球的貨運飛船。

歐洲

歐洲atv貨運飛船想象圖
歐洲atv貨運飛船想象圖
歐洲航天局製造的ATV自動貨運飛船運貨能力接近8噸,大於俄羅斯的“進步”貨運飛船。

日本

日本太空貨運飛船也叫空間站轉運飛行器1號(HTV1),是日本首個無人駕駛太空船,2009年9月11日從日本南部鹿兒島縣的種子島宇宙中心升空,9月17日,國際空間站上的女宇航員尼科爾·斯托特使用機械臂抓住日本無人駕駛太空貨運飛船。

中國

據中國載人航天總工程師周建平介紹,中國的貨運飛船基於神舟飛船天宮一號的技術研發,只運貨不運人,在功能、性能上都處於國際先進水平。
中國載人航天工程貨運飛船副總設計師查學雷去年曾在講座中介紹,貨運飛船的作用是為未來空間站補給燃料、食物等物品,提供能源動力及後勤保障。據介紹,新研製的貨運飛船全長超9米,最大直徑約3.35米,重量約13噸,載重量在6噸左右。

各國發展情況


俄羅斯
1、進步號
到1993年底,已發展兩代,共發射進步號42艘,進步M號20艘。它與空間站對接完成裝卸任務后即自行進入大氣層燒毀。這種飛船由儀器艙,燃料艙和貨艙組成,貨艙容積6.6立方米,可運送1.3噸貨物,燃料艙帶1噸燃料。它可自行飛行4天,與空間站對接飛行可達2個月。
2、渡船號
俄“能源”火箭航天集團正在研製可重複使用的新一代貨運飛船,以替代已經使用了20多年的“進步”系列貨運飛船。
“能源”集團第一副總裁斯特列卡洛夫介紹說,新一代貨船名為“渡船”,預計將在2013年試飛。這種飛船能運送30噸貨物,而目前使用的“進步”飛船只能運載約2.5噸貨物。“渡船”還能在很長一段時間內重複使用,與只能為航天器運送一次貨的“進步”飛船相比,能大大降低發射成本及其在太空運輸的成本。
按照設計,空載的“渡船”將被運載火箭送至距地面約200千米的近地駐留軌道,並停留在軌道內,需運載的貨物裝在專門的“集裝箱”內通過其他火箭送入太空軌道
此後,“渡船”會用其兩個對介面中的一個與貨箱對接,然後將其運送到國際空間站等指定位置。
這種貨運飛船還能攜帶裝滿空間站垃圾的貨箱返回近地駐留軌道,然後拋掉貨箱並停留在駐留軌道等候下一批貨物,被拋掉的貨箱會在地球稠密的大氣中燒毀,其殘骸將會墜人指定的太平洋海域。
“渡船”既能接納裝有飲食、燃料等貨物的密封貨箱,又能接納裝載太陽能電池板等大規格設備和服務系統的非密閉貨箱。在將來,“渡船”可能用於運送大型航天器構件,以便在太空中組裝空間站和能在星際間飛行的宇宙飛船
除了“渡船”以外,俄“能源”集團還在開發可多次使用的新一代載人飛船——“快速帆船”,以替代已使用多年的“聯盟”系列載人飛船。
這樣,“渡船”和“快速帆船”將在未來協同合作,完成更大的航天計劃。
日本飛船
2009年9月11日從種子島宇宙中心升空的空間站轉運飛行器是日本首款太空貨運飛船,它將承擔起為國際空間站運送實驗設備、食品等補給物資的重任。
該空間站轉運飛行器呈圓筒狀,全長約10米,最大直徑約4.4米,能裝載約6噸貨物,發射時的質量約16.5噸,與運載火箭分離后能自主飛行直到空間站;補給物資后,能從空間站脫離,在沖入地球大氣層時燃燒殆盡。該空間站轉運飛行器由加壓貨艙、非加壓貨艙、暴露集裝架、電子模塊和推進模塊組成,還搭載有通信系統、天線和反射板等設備。加壓貨艙主要運載國際空間站內部用補給物資,包括實驗台、飲用水和衣物等,當空間站轉運飛行器處於和空間站對接狀態時,宇航員們能夠進入加壓貨艙作業。暴露集裝架收藏於非加壓貨艙內,是運送國際空間站外部實驗裝置和電池的貨架。作為國際空間站補給物資的運輸工具,空間站轉運飛行器1號飛行任務預定持續約36天,主要為空間站送去7個實驗台、“希望”號實驗艙保管室所需的1個保管台、空間站外部實驗裝置等共約4.5噸物資。
歐洲飛船
ATV飛船除了向國際空間站運送貨物外,還可用作太空拖船,在必要時幫助國際空間站提升軌道。ATV飛船的一大特點是具有先進的高精度導航能力,可在較少地面控制的情況下自動與國際空間站對接。
中國
據中國載人航天工程新聞發言人透露,在2016年相繼完成長征七號運載火箭首飛試驗、天宮二號與神舟十一號載人飛行任務后,2017年4月中下旬,將在文昌航天發射場發射天舟一號貨運飛船,開展貨物運輸補給、推進劑在軌補加、自主快速交會對接等多項關鍵技術試驗。此次任務是中國載人航天工程空間實驗室階段的收官之戰,對於空間站工程後續任務順利實施具有極為重要的意義,將標誌著中國載人航天工程勝利完成“三步走”戰略中的“第二步”任務,為空間站建設任務奠定堅實技術基礎。目前,天舟一號飛行任務各項準備工作正按計劃緊張開展。
2021年5月16日,天舟二號貨運飛船與長征七號遙三運載火箭組合體已轉運至發射區。
2022年1月6日,空間站機械臂轉位貨運飛船試驗取得圓滿成功。