天舟三号：为空间站送去“惊喜礼包”

为空间站运输货物和补加推进剂，并将空间站废弃物下行带回。一去，一回，就是天舟货运飞船最朴素的使命。

9月20日，由航天科技集团研制的天舟三号货运飞船启程，浪漫的中国航天人向空间站送上了来自祖国的“惊喜礼包”。

按照工程总体飞行任务规划，空间站关键技术验证及建造阶段会发射天舟二号至天舟五号4艘货运飞船，货物舱均为全密封状态。“天舟二号”已于5月29日成功发射，“天舟三号”是本阶段第二艘执行应用性运输任务的货运飞船。

天舟三号货运飞船整船构型设计与“天舟一号”“天舟二号”一致，全长10.6米，最大直径3.35米，由货物舱和推进舱两舱组成。但是，它的“内在气质”又有很多不同，开展了系统优化设计、简化平台配置、提高运输效率、推动元器件自主可控等工作。

不同的组批产品“天舟二号”产品是“天舟一号”的备份件。从“天舟三号”开始，货运飞船正式进入组批研制模式。何为组批？天舟货运飞船电总体主任设计师于磊介绍，研制团队对天舟三号、天舟四号、天舟五号飞船分别在系统层面和单机层面采用了“三统一”准则：系统层面“统一技术要求、统一验收要求、统一产保要求”，单机层面“统一设计评审、统一产品备料、统一技术状态管理”。

组批模式也意味着设备和整船的滚动备份。同一批次的产品状态确定后，下一艘飞船的单机产品作为任务飞船单机产品的备份。在每次任务飞船发射前，地面都有另外一艘飞船完成产品研制和交付工作。当前，“天舟四号”“天舟五号”正在开展相关的总装测试工作。

不同的重量

天舟二号货运飞船的物资重量约6.8吨，“天舟三号”减少至约5.6吨。航天员乘组的驻留时间将从神舟十二号任务的3个月增至神舟十三号任务的6个月，生活工作物资增加了许多，为何总重量却减少了？天舟货运飞船系统总体副主任设计师雷剑宇解释说，这主要是因为天舟三号货运飞船携带的推进剂有所减少。

货运飞船的推进系统和推进剂补加采用一体化设计，推进剂贮箱数量和推进剂装载量可根据任务需要进行动态调整。推进舱具有配置8个推进剂贮箱和配置4个推进剂贮箱两种状态，两种状态均具备推进剂补加能力。此次天舟三号货运飞船配置4个贮箱。

为什么携带更多的货物，却少带了近一半的推进剂？雷剑宇介绍：“目前来看，天和核心舱所需燃料充足，完全可以保障在轨正常运行，因此为了提高天舟三号货运飞船飞行任务的工程效益，研制人员经过多次论证，决定多带货、少带燃料。”

不同的货包天舟三号货运飞船的货包数量更多，样子更特别、更安全。

“天舟二号”携带的160多个货包，外包装颜色都是米黄色。神舟十二号载人飞船的3位航天员反馈，因为颜色都一样，所以无法快速看出大概的物资类型。此前，尽管货运飞船打造了数字取货系统，通过无线射频技术和二维码双管齐下的方式对货物进行信息识别和管理，但外在的视觉识别不够明显。

货包的颜色很难改变，因为这是特种材料的颜色。这种材料具有高阻燃、抗菌、防霉的优良特性。为此，天舟三号团队提出了给货包“打蝴蝶结”的方案。本次的货包数量约200个，都用彩色束缚带捆绑了起来，目前带子的颜色有深蓝、浅蓝、绿色、紫色、棕色等，不同颜色代表不同种类的货物。其中，浅蓝色代表航天员物资，深蓝色代表空间站物资，绿色代表食品等。

为什么不用红色？雷剑宇说：“红色在我们宇航领域比较特殊，是上天前要移除的特殊标识，不适宜用于货物标识。”

“天舟三号”总师助理方方说：“当货包扎上五颜六色蝴蝶结摆在总装大厅的时候，仿佛在表达科研人员的心意——货物，是我们送给航天员的礼物！”

后续，天舟货包还将增加彩色卡片，放在货包表面更加醒目。

“天舟三号”上行货物均在发射场交付和安装。面对新冠肺炎疫情在全国多点散发的形势，试验队开展上行货物消杀工作，并在封舱之前对货物进行核酸检测，确保万无一失，真正做到把航天员的生命健康和任务安全放在首位。

货包的核酸检测如何做？天舟货运飞船主管设计师潘威振介绍，试验队把海南省文昌市疾控中心的工作人员请到发射场，他们将携带的检测棉签、采样管、密封袋等医用物资交给总装人员完成货包操作。采样完成后，工作人员把样本带回疾控中心检测。除了货包表面，他们还对货船通道、地板等区域也进行了重点采样。

不同的技术动作相比于本次发射的“天舟三号”，天舟二号货运飞船的在轨试验更显多样。天舟货运飞船主管设计师潘威振介绍，“天舟二号”先绕飞至天和核心舱的前向端口，让出后向端口，确保“天舟三号”的顺利对接。后续，“天舟二号”还将与航天员配合，完成手控遥操作对接；配合完成首次机械臂转位试验，为后续实验舱的转位动作做先行验证。

为了进一步降低研制成本、优化系统配置，天舟三号货运飞船在现有交会对接敏感器配置方案的基础上直接减配了微波雷达。此外，在“天舟三号”上，研制人员还将“天舟二号”的分体式激光雷达更改为一体式激光雷达。

不同的流程在保证测试覆盖面的情况下，研制人员尽量优化研制流程、测试流程及发射场流程。

天舟货运飞船电源分系统主任设计师王振绪介绍，“天舟三号”取消了在北京开展的太阳电池翼与舱体大型对接试验，将这个前后耗时近10天的大型试验验证环节、验证目的进行分解，取而代之的是灵活机动的太阳电池翼部组件级试验。优势在于，有些组件级试验可在上海直接开展。

此外，研制人员还对电源分系统分流调节器的测试流程进行了优化，使测试时间缩减80%。与此同时，他们还对满足一致环境试验条件的天舟三号控制单机产品进行了统筹规划，“统一控制，统一管理，一人可以负责多台产品，而原先需要一人或多人负责一台产品”，天舟三号电源分系统副主任设计师朱超说。

今年的农历七夕节，试验队举办了“写给天舟三号一封情书”的主题活动，天舟货运飞船总指挥冯永写下了6个字：“期待你的精彩”。这也是所有研制人员共同的期待。