1月19日，天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船和中國(guó)空間站正式告別，結(jié)束了8個(gè)多月的陪伴，受控再入大氣層。1月18日，天舟七號(hào)貨運(yùn)飛船成功與中國(guó)空間站對(duì)接，為正在太空出差的神舟十七號(hào)航天員送去新的補(bǔ)給。從去年開(kāi)始，中國(guó)空間站已經(jīng)進(jìn)入了應(yīng)用與發(fā)展階段，向太空送貨有了哪些新的變化？這些變化背后，又能反映中國(guó)空間站常態(tài)化運(yùn)營(yíng)的哪些新特點(diǎn)呢？
1月19日上午，神舟十七號(hào)航天員在地面的支持配合下，打開(kāi)天舟七號(hào)貨運(yùn)飛船的艙門(mén)，接收為他們送來(lái)的最新貨物。
就在同一天，已經(jīng)陪伴中國(guó)空間站8個(gè)多月的天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船受控再入大氣層，正式結(jié)束它的太空之旅。從2023年5月10日發(fā)射天舟六號(hào)飛船到2024年1月17日發(fā)射天舟七號(hào)飛船，兩艘貨運(yùn)飛船相隔8個(gè)月發(fā)射，將成為中國(guó)空間站進(jìn)入應(yīng)用與發(fā)展階段后的常態(tài)化操作。
從半年送一次貨延長(zhǎng)到8至9個(gè)月一次，天舟飛船送貨頻次降低了，這樣的改變可不是隨意作出的。在中國(guó)空間站里，有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的物資管理系統(tǒng)，準(zhǔn)確記錄貨物的儲(chǔ)存量和消耗量，還兼具各類(lèi)備用品壽命管理等功能，空間站開(kāi)建后近3年時(shí)間，積累了大量數(shù)據(jù)，可以對(duì)后續(xù)需求進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)估，做到缺什么補(bǔ)什么，不少送也不多送。
航天科技集團(tuán)五院研制人員王冉：“我們有一套在軌的物資管理系統(tǒng)，航天員究竟消耗了多少物資，通過(guò)貨運(yùn)飛船上行的物資，哪些是已經(jīng)使用了，哪些已經(jīng)廢棄了，我們都有一本賬，這本賬記得很清楚，可以輔助后續(xù)的任務(wù)規(guī)劃，該如何上行某些物資?！?/p>
另一方面，天舟飛船強(qiáng)大的貨運(yùn)能力，也是中國(guó)空間站貨物補(bǔ)給頻次降低的關(guān)鍵因素。這次承擔(dān)送貨任務(wù)的天舟七號(hào)是一艘改進(jìn)型全密封貨運(yùn)飛船，是世界現(xiàn)役貨物運(yùn)輸能力最大、貨運(yùn)效率最高、在軌支持能力最全的貨運(yùn)飛船。這一次，它為中國(guó)空間站送去了260余件貨物，總重大約5.6噸，不僅要滿(mǎn)足神舟十七號(hào)乘組在軌駐留的需求，也要留出一部分給之后的神舟十八號(hào)乘組使用。
之前，在中國(guó)空間站建造階段，工程建設(shè)任務(wù)優(yōu)先，每次天舟送貨，首先考慮的是貨物如何保證空間站的正常飛行、空間站里工作正常開(kāi)展，所以貨包里大多是標(biāo)準(zhǔn)件。但是隨著空間站進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)營(yíng)，貨包里的貨物，定制化需求逐漸增加。
每次向空間站送貨，讓航天員最期盼，也是地面上的我們最牽掛的，應(yīng)該就是各類(lèi)新鮮果蔬了。畢竟，能在太空吃上一口嘎嘣脆的蘋(píng)果，或是一顆糖分達(dá)標(biāo)的葡萄，是航天員緊張工作之余最好的撫慰之一。這一次，天舟七號(hào)為空間站送去了90公斤左右的新鮮果蔬，比上一次多了30公斤，不僅數(shù)量增加了，包裝和存放方式也有所更新。
更多定制化包裹服務(wù)是這次天舟七號(hào)飛船的另一大特點(diǎn)。除了航天員的生活物資外，在天舟七號(hào)的貨物單里還有一些超規(guī)貨物，需要特殊關(guān)照。
王冉：“天舟七號(hào)這一次上行了大量超大、超重貨物，為此也進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)，上行了多件超過(guò)100公斤的貨物。主要是空間科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目和載荷，科學(xué)類(lèi)的物資，這次從重量上占比達(dá)到30%?！?/p>
中國(guó)空間站里，各類(lèi)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)已經(jīng)全面展開(kāi)，不同的科學(xué)設(shè)備為了達(dá)到科學(xué)目的，大小、形狀可能各異。超規(guī)貨物，包括大型貨物的增加，是今天中國(guó)空間站常態(tài)化運(yùn)營(yíng)后，貨運(yùn)任務(wù)面臨的新挑戰(zhàn)，怎么把這些貨物順利地裝到貨運(yùn)飛船，保證它們后續(xù)旅程的安全完整呢？
航天科技集團(tuán)五院研制人員杜瑞兆：“貨運(yùn)飛船在地面總裝階段提供了兩種進(jìn)艙通道，對(duì)于小型貨物，主要通過(guò)前艙門(mén)進(jìn)艙；對(duì)于大型貨物，主要通過(guò)艙壁上的側(cè)操作口吊裝進(jìn)艙。在進(jìn)艙的過(guò)程中我們給它做了一個(gè)進(jìn)艙保護(hù)工裝，避免設(shè)備與艙體之間可能產(chǎn)生的磕碰。設(shè)備在艙內(nèi)安裝到位之后，要專(zhuān)門(mén)重新再做一個(gè)艙內(nèi)的保護(hù)工裝，來(lái)確保到發(fā)射場(chǎng)封艙的產(chǎn)品安全。通過(guò)一些透明材料進(jìn)行外觀(guān)觀(guān)察，便于直接觀(guān)察內(nèi)部產(chǎn)品狀態(tài)?！?/p>
科學(xué)應(yīng)用需求的增加，除了提升對(duì)地面定制化的需求，也帶來(lái)了此次天舟飛船發(fā)射后飛行狀態(tài)的一個(gè)重要變化，從發(fā)射到交會(huì)對(duì)接，第一次采用3小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接模式，比常規(guī)的6.5小時(shí)節(jié)約了一半的時(shí)間，別看省下來(lái)的只有3個(gè)多小時(shí)，實(shí)驗(yàn)包里有一些生物類(lèi)實(shí)驗(yàn)樣品對(duì)送貨時(shí)間要求很高，短短幾個(gè)小時(shí)，可能就會(huì)決定一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾ｉ_(kāi)展。這些看起來(lái)超規(guī)的送貨需求，將會(huì)是今后中國(guó)空間站運(yùn)行的常規(guī)要求。
進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)營(yíng)后，空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)在航天員工作中的比重越來(lái)越大。
現(xiàn)在，中國(guó)空間站里有25個(gè)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)機(jī)柜，隨著空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)的不斷開(kāi)展，新的實(shí)驗(yàn)?zāi)K、設(shè)備等也在不斷輪換。
在這次天舟七號(hào)運(yùn)送的貨物里，就有一個(gè)由清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所和大連海事大學(xué)的科研人員共同設(shè)計(jì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，將一種叫做產(chǎn)甲烷菌的厭氧古菌送入中國(guó)空間站。
產(chǎn)甲烷菌是現(xiàn)存最原始形態(tài)的生命之一，在地球大氣形成過(guò)程中是甲烷氣體的主要貢獻(xiàn)者。
之前，人類(lèi)火星車(chē)曾在火星上多次探測(cè)到不明來(lái)源的甲烷信號(hào)，是否可能有類(lèi)似的生命在火星存在？清華大學(xué)劉竹教授團(tuán)隊(duì)希望反向驗(yàn)證類(lèi)似地球早期生命在地外環(huán)境生存的可能。
清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系教授劉竹：“不上天就沒(méi)有辦法真正獲得非地球外環(huán)境，就是要測(cè)試一下極端環(huán)境、宇宙輻射暴露、微重力環(huán)境，如果能在這個(gè)環(huán)境下存活，并且能夠產(chǎn)生甲烷，很好地生長(zhǎng)，那么就能論證地球上的原始的生命是可以在地外環(huán)境里面生存的?！?nbsp;
除了關(guān)心遠(yuǎn)在火星可能存在外星生命，這個(gè)研究也同樣關(guān)注地球，對(duì)類(lèi)似地球早期生命的研究，對(duì)今天地球的氣候變化、環(huán)境改變也同樣有意義。
劉竹：“像甲烷的代謝、碳的代謝、生態(tài)系統(tǒng)的微生物系統(tǒng)反應(yīng)，現(xiàn)在我們遇到的問(wèn)題，能源問(wèn)題、糧食問(wèn)題，本質(zhì)上都跟這個(gè)有關(guān)系。就是碳的代謝速率失去了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)它的調(diào)節(jié)，所以它怎么在這種環(huán)境中演化，對(duì)我們現(xiàn)在是有啟示意義的?！?/p>
這些古菌在空間站里，會(huì)被放在艙內(nèi)和艙外，產(chǎn)甲烷菌是厭氧細(xì)菌，不能接觸空氣是最基本的要求，在空間站實(shí)驗(yàn)機(jī)柜提供的標(biāo)準(zhǔn)載荷里，怎么盡可能實(shí)現(xiàn)密封，讓實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者花了不少心思。
劉竹：“我們看文獻(xiàn)上，歐洲、美國(guó)宇航局的計(jì)劃，都是十年、二十年以上的，我們剛好趕上了這個(gè)時(shí)候，利用中國(guó)空間站的機(jī)會(huì)開(kāi)展了這樣的工作，我是非常激動(dòng)的。很短的時(shí)間，效率非常高?！?/p>
中國(guó)空間站建成后，已經(jīng)多次面向全社會(huì)公開(kāi)征集空間科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目，其中兩次通過(guò)中國(guó)載人航天工程官網(wǎng)和公眾號(hào)，公開(kāi)征集通過(guò)天舟系列貨運(yùn)飛船搭載科學(xué)技術(shù)試（實(shí)）驗(yàn)和應(yīng)用項(xiàng)目。哪怕沒(méi)有設(shè)計(jì)太空實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷，只要研究面向科學(xué)和技術(shù)前沿、國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略需求和科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，或是具有前瞻性和創(chuàng)新性，具有產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用價(jià)值或科普教育意義，都有可能入選。
中國(guó)載人航天工程辦公室工作人員任海根：“我們收集大家的需求，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家遴選評(píng)審，把符合基本原則的一些項(xiàng)目放入到搭載庫(kù)里面。目前進(jìn)入搭載庫(kù)里面的大概有50多項(xiàng)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，再組織進(jìn)入搭載庫(kù)的單位進(jìn)行進(jìn)一步研究，然后做出適合空間站貨運(yùn)飛船需求的項(xiàng)目。其中像澳門(mén)科技大學(xué)的學(xué)生科普衛(wèi)星，大連理工大學(xué)的連理衛(wèi)星，以及北京大學(xué)的雙光子顯微鏡，這些項(xiàng)目都取得了一些預(yù)期的成效?！?/p>
這些搭載項(xiàng)目中，有一些通過(guò)天舟飛船運(yùn)送到中國(guó)空間站，在艙內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)，另外一些則利用天舟飛船本身艙外預(yù)留的供配電、遙測(cè)遙控以及通信接口進(jìn)行搭載，開(kāi)展相關(guān)研究。今后，通過(guò)天舟飛船搭載科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的征集也依然會(huì)繼續(xù)。
任海根：“非常歡迎有需求的各行各業(yè)，包括企業(yè)、科研院所、國(guó)際機(jī)構(gòu)、教育機(jī)構(gòu)提出需求。我們對(duì)進(jìn)入搭載庫(kù)這些項(xiàng)目，會(huì)組織一些系統(tǒng)內(nèi)的專(zhuān)家進(jìn)行定向指導(dǎo)，確保能夠符合航天產(chǎn)品的規(guī)范要求。核心的目的還是怎么把中國(guó)空間站給用好，持續(xù)擴(kuò)大整個(gè)載人航天工程的綜合效益。”
天舟送貨成功，中國(guó)空間站2024年第一個(gè)任務(wù)取得開(kāi)門(mén)紅。接下來(lái)，今年還將有神舟十八號(hào)、神舟十九號(hào)的發(fā)射和神舟十七號(hào)、神舟十八號(hào)的返回，同時(shí)另一艘天舟貨運(yùn)飛船也將在下半年繼續(xù)升空。我們期待他們?cè)谔剿魈盏牡缆飞蠋?lái)更多的收獲。
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