新华社海南文昌4月20日电（李国利、杨欣）4月20日19时41分，搭载着天舟一号货运飞船的长征七号遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约596秒后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。

这是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次飞行试验。飞船入轨后，将按预定程序与在轨运行的天宫二号先后进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接，3次推进剂在轨补加以及空间应用和航天技术等领域的多项实（试）验。其间，天舟一号与天宫二号组合体在轨飞行约2个月，天舟一号独立飞行约3个月。完成既定任务后，天舟一号将受控离轨，陨落至预定安全海域；天宫二号留轨继续开展拓展试验和应用。

目前，天宫二号运行在距地面393公里的近圆对接轨道，设备工作正常，运行状态良好，满足交会对接任务要求。

长征七号遥二运载火箭与之前执行首飞任务的长征七号遥一运载火箭技术状态基本一致，为满足发射货运飞船要求，进行了部分技术状态更改，进一步提高了安全性与可靠性。这是长征系列运载火箭的第247次飞行。

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天舟一号瞄准“零窗口”发射 

新华社海南文昌４月１９日电（记者梅常伟、曾涛、王楠楠）天舟一号发射进入倒计时，文昌航天发射场“０１”号指挥员王光义接受新华社记者采访时表示，发射场系统已做好充分准备，有能力有信心确保“零窗口”发射取得成功。 

发射瞄准“零窗口” 

发射窗口，是指适合运载火箭发射升空的时间范围。这个时间范围是综合考虑任务性质、发射任务安排、场区天气状况等多种因素确定的，其长度和精度因任务不同而存在较大差异，有的以天计算，有的以小时计算，有的则以分秒计算。 

此前，文昌航天发射场执行的长征七号、长征五号运载火箭首飞任务，因为具有试验性质，都没有采取“零窗口”发射。 

“天舟一号货运飞船起飞时间精确到秒，将是名副其实的‘零窗口’发射。”王光义说，这是根据天舟一号与天宫二号自动交会对接需求进行科学精确计算的结果。 

目前，天宫二号运行在３００多公里高的近地轨道上，速度约为７．９公里每秒。火箭起飞时间每提前或推迟一秒，自动交会对接的难度和风险都会随之增加。 

“最严苛也是最理想的情况，是火箭一秒不差准时起飞。”王光义说，“零窗口”发射将确保飞船准时准点入轨。 

应急处置预案已多次完善 

为有效处置发射过程中可能出现的各种故障，发射场组织相应系统进行专题研究，针对每一种故障模式写清故障判据、明确指挥协同口令、制定应急处置措施，并组织多次演练验证，积累了应急处置经验。 

发射任务准备期间，各分系统指挥员按设备按岗位进行全系统比对分析，梳理出７０多项状态变化，改进地面设备２０余处，优化测试流程１０余项。 

尤其是针对长征五号运载火箭首飞任务中发现的问题，发射场专门就发射前６分钟可能出现的故障模式处置，组织３次研讨，进一步优化指挥发射流程，并实施了应急预案验证试验。 

“每研讨一次，各系统的认识就更深入一步；每试验一次，大家的配合就更默契一些。”王光义说。 

多措并举确保万无一失 

除了在应急预案上做好充分准备，发射场还多措并举，着重加强质量管理。 

年初，他们派出３０余名骨干集中一个月时间参加火箭出厂测试，以便工作人员准确掌握产品研制和质量情况，进一步吃透技术状态，提高任务期间测试操作水平。 

发射场还立足任务特点，组织识别出５６项技术状态变化，逐一分析影响，制定对策措施；识别系统级风险３５项，涵盖岗位人员、设施设备、文书软件、环境场地和组织管理等方面，制定１５０余条风险预防措施、近１２０条监控措施，形成了一整套涵盖人员、产品、设备的安全管理体系。 

气象系统根据海南近４０年来的气象数据，针对雷电、浅层风、高空风等影响发射的重要天气因素，进行专题技术研究和气候背景特征分析，实施场区精细化预报，短时预报准确率达到９０％以上，能够提前１小时准确预报，为“零窗口”发射提供可靠的气象条件支持。 

新华社揭秘“太空快递员”天舟一号的3件“秘密武器”

新华社记者 王楠楠、陈曦、梅常伟

“只运货，不送人”的“太空快递员”天舟一号成了目前最受关注的“焦点人物”，面对曲折的送货路线和复杂的使命任务，它丝毫不畏惧，因为航天恒星科技有限公司的科技人员为它精心准备了三件“秘密武器”。

第一件“秘密武器”：力学环境测量系统确保飞船风雨无阻、安全无损

浩瀚太空中，太空垃圾是载人航天器的“宿敌”。太空垃圾的飞行速度约为7．8千米／秒，如果撞击到航天器表面，轻者会留下凹坑，重者会穿透航天器造成部分系统功能失效，甚至会产生灾难性的后果——低轨道的航天器都有可能被太空垃圾撞出轨道。此外，太空垃圾也能威胁在舱外活动的航天员。

为了避免与太空垃圾迎面相撞，设计师们为天舟一号量身定制了第一件“秘密武器”：力学环境测量系统。

天舟一号的飞行器结构撞击智能感知与定位功能，能够进行全飞行时段的综合力学环境监测，不只包括传统的振动、冲击、噪声环境，还可以在第一时间感知到太空垃圾撞击的位置和受损程度，甚至还能检验飞船结构设计、货物装载合理性，为在轨损伤修复和结构优化设计提供帮助。

为了运输过程更安全、更智能，设计师们自主攻克了系统功能拓展支撑、传感器安装及电缆穿舱等10余项技术难题，极大地降低了成本。所以，“客户”最关心的“快递费”并没有增长。

第二件“秘密武器”：网络交换技术使网络平台高速沟通、线路无阻

漫漫太空，无心睡眠。这个时候如果能跟小伙伴们来个视频通话真是最好不过了。

在此之前，来往于天地之间的“前辈”航天器们，都是依靠传统的总线方式，保持与地面和目标飞行器之间的通讯，虽然基本的通讯功能都可以保证，但漫长的飞行过程中，不但不能和小伙伴们通过高清视频聊天，就连传回一封图文并茂的飞行日志都会引起网路堵塞，着实让“前辈”们苦恼不已。

作为第一次执行太空快递任务的“年轻人”，天舟一号才不甘心让自己的旅途如此平淡无趣呢！在设计师们的帮助下，它首次利用了在地面通信中已经十分成熟的网络交换技术，在突破了分路汇聚技术、网络芯片的单粒子防护技术、网络协议的航天工程化应用等多项技术难点后，成功构建了一个标准化的、高速的、大容量的开放性网络平台。

这就是天舟一号的第二件“秘密武器”，它不仅支持船内高清视频、大批量载荷数据的传输，还可以无缝接入天宫二号等空间站网络，天舟一号因此也成为了推动航天器数据传输跨入千兆比特高速时代的“第一人”。

第三件“秘密武器”：相对测量子系统让“快递”与“客户”千里相会、签收无误

天舟一号的“入职培训”第一课，就是学习如何快速找准“客户”位置、在“客户”要求的时间内将货物送达。

在收到第一个太空订单的同时，天舟一号也收到了它的第三件“秘密武器”：相对测量子系统。相比以往，首次利用北斗导航星座的相对测量子系统的扩展性和通用性更高、定位更连续稳定，不仅确保了与“客户”天宫二号首次交会对接的自主可控，安全性大大提高，还因为新增的整秒脉冲输出功能，为全船的相关设备都提供了高精度的时间基准，确保了大家统一步调、齐头并进，把货物准时送达！

这样一来，就算第一次执行任务也不会找错“客户”、送错货。天舟一号对它的任务“首秀”信心满满。

我国首艘货运飞船天舟一号带了哪些“秘密”

中国载人航天工程办公室4月19日发布，经空间实验室飞行任务总指挥部研究决定，瞄准4月20日19时41分发射天舟一号货运飞船。19日下午，执行发射任务的长征七号遥二运载火箭开始加注推进剂。

天舟一号是我国自主研制的首艘货运飞船，由于它只运货，不送人，所以被形象地称为太空“快递小哥”。它采用两舱式结构，直径较小的是推进舱，直径较大的为货物舱。其最大直径达到3.35米，飞船全长10.6米，载荷能力达到了6.5吨，满载货物时重13.5吨。如果此次满载的话，它很可能将成为中国发射进入太空的质量最大的有效载荷。甚至比天宫二号空间实验室还大，后者全长10.4米，直径同为3.35米，质量为8.6吨。 

天舟一号货运飞船在长征七号火箭的顶端待发。 

天舟一号的主要任务是为天宫二号“送货”，将与天宫二号空间实验室完成交会对接，实施推进剂在轨补加，突破和掌握推进剂在轨补加等关键技术。天舟一号还搭载了非牛顿引力实验等10余项应用载荷，将在轨开展空间科学及技术实（试）验。

在这些货物中，除了维持天宫二号运行的各种补给（包括推进剂）外，还有大量太空实验设备和载荷。由于运载火箭的运载能力是固定的，如果要运送更多的货物，就必须在保证飞船良好性能的同时，尽量减少“自重”。

天舟一号的“腰部”是一个个连接框。“为了使各部分牢固连接，连接框一般都很厚实。”天舟一号货运飞船主任设计师王为介绍，科研人员经过多次试验验证，通过数控加工仿真技术，将连接框设计成镂空形式，将非受力部分的“赘肉”精准去除，只保留结构受力部分，相当于为天舟一号进行了“抽脂”，保证连接框在足够结实的前提下重量减少50%左右。

天舟一号的外部是一种壁板结构，虽然设计厚度仅为3毫米左右，但在科研人员看来仍有“减脂”的余地。由于壁板面积很大，即使只去除A4纸那样薄薄的一层，整舱的重量也会下降不少。“在不影响飞船性能的前提下，我们通过严格控制加工温度、切削速度等参数，将壁板变薄，使天舟一号的自重减轻了30公斤。”王为告诉记者，省下的这些重量，又可以多运送好几台设备。

为了使舱内空间利用更加合理，进而装载更多的货物，天舟一号的货舱被自己的“骨骼”——货架分割成了许多区域。在货架的设计上，科研人员选用了轻质高强度材料。“货架面板”仪器板使用的是铝合金蜂窝板，“货架框架”立梁使用的是碳纤维材料。“经过多次工艺攻关后，天舟一号的整体结构变得又轻又强壮，确保能将货物完好无缺地送达天宫二号。”王为说。

那么这样一个大块头的“快递小哥”怎样确保运送货物的安全呢？

“天舟一号块头虽大，却有一颗细腻的‘心’。”中国航天科技集团第五研究院载人航天总体部载人航天器总体研究室副主任张健说，飞船内壁四周全部设置为货架，中间留出一条矩形通道供航天员通行，航天员身处货架通道中，可以随意走动、转身、取放货物。

为提升天舟一号承载量，飞船内部采用了高效承载货架设计。张健说，表面上看，这些货架和普通的储物格类似，但其细节和构型都经过科学分析论证。货架采用基于蜂窝板、碳纤维立梁的梁板结构，形成大量的标准装货单元，传力效果好。

由于天舟一号运送的物资中有许多精密仪器设备和航天员用品，装载物资的货包必须具备保护功能。货运飞船机械总体主管设计师郭军辉介绍，新研制的高科技货包外观呈清新的乳黄色，采用新型抗菌防潮防霉布料，可确保货物在货包中存放一年。此外，针对不同体积、形状的货物，还进行了定制化和系列化设计。

“在货包的内部设计上，依然有贴心的安排。”郭军辉说，为避免货物直接与货架结构相连接，货包里面还有一层新研制的防火防潮且防震的泡沫或气囊袋，这种“贴心”的“软包装”设计为装载对象提供了柔软、高阻尼、分布式的系统支撑。

“100多个大小不一的货包，将确保天舟一号的货运物资完好地运送到天宫二号。”郭军辉说。

由中国航天科技集团公司抓总研制的天舟一号货运飞船与长征七号遥二运载火箭等飞行产品，自2月中旬起陆续进入发射场，按照飞行任务测试发射流程，于4月17日完成了总装测试等技术区各项工作。 

长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体在海南文昌发射场 

17日7时30分，承载着长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体的活动发射平台驶出总装测试厂房，平稳行驶约2.5小时后，垂直转运至发射区。这意味着“天舟快递”的收单运送任务启程在即。

天舟一号发射任务昨天（18日）进行最后一次全区合练，结果表明，各系统组织指挥畅通，技术状态正确，参试设备状态良好。

这次合练由文昌航天发射场组织实施，是除“点火发射”之外，参试测控通信系统最多、最全、最贴近实战的一次综合模拟演练，也是发射前的最后一次合练。目前，发射场测发、测控、通信、气象、勤保五大系统同步展开工作。此次发射是零窗口发射，面临着极大挑战。

天舟一号飞行任务发射场区指挥部指挥长张学宇说：零窗口发射在文昌场区是属于首次，主要是货运飞船入轨以后要和天宫二号要准确地对接，就要各系统协调配合，精准操控、精确决策，确保飞船能够准时成功圆满地入轨，目前各项装备的状态和参数正常，具备发射条件。

 

天舟一号出厂前 

首次验证“太空加油”

专家表示，无论是空间实验室还是空间站，在近地轨道运行都会由于空气阻力而“掉高度”，如果不能维持高度，其在轨寿命将比较有限。这需要火箭发动机适时启动以保持轨道高度，但是其携带的燃料是有限的。这就为被称为“太空加油”的在轨推进剂补加技术提出了需求。

目前掌握推进剂在轨补加技术的只有美俄两国，此次天舟一号的一个重要使命就是验证这项技术，这也是决定中国未来空间站能否顺利发展的关键技术之一。为此，先期发射入轨的天宫二号安装了一套全新的补加系统，其补加原理类似于油管与油枪的对接，不过精度和密封性要求非常高。

专家表示，目前国际上还有一种维持轨道的补充方式，就是货运飞船与空间站对接后，利用自身发动机“烧掉”多余的燃料抬高空间站轨道。不过这种轨道维持方式对于飞船的位置、对接口受力都有很高要求，另外这种方式也不够灵活。

现役运载能力最强货船

中国计划在2022年前后建成空间站，其初步规模包括一个核心舱和两个实验舱，如果想保持航天员长期在轨飞行，货运飞船是必可不少的。

专家表示，货运飞船是从载人飞船演变过来的。运货飞船可以运输推进剂燃料、维修和更换的设备、航天员的生活、工作用品以及空间科学实验设备和用品等，此外还能用于调整空间站轨道高度。在20世纪70年代，前苏联和美国开始发展体积大、寿命长、用途广的空间站。

刚开始时，两国都是用人货混装的载人飞船为空间站提供少量补给，每艘载人飞船一次只能为空间站运去几百公斤的物资，无法满足需求。苏联率先在联盟号载人飞船的基础上研制了进步号货运飞船，其货舱容积为6.6立方米，运载能力为2.6吨，并可进行在轨推进剂补加服务。欧洲的货运飞船叫自动转移飞行器，全长10米，最大直径为4.5米，重量约10吨，运货能力可达7吨，是迄今运载能力最大的货运飞船，从2008年起到2014年共发射了5个，但目前已经停止建造。

美国的“龙”飞船长5.9米，最大直径3.7米，其运送载荷最大质量6吨，返回载荷最大质量3吨，它也是货运飞船中往地球运回物品的高手。此外，美国的“天鹅座”和日本的HTV货运飞船运载能力分别为2.7吨和6吨。总体来说，天舟一号的运载能力是居于前列的，而在现役货运飞船中其运载能力是最大的。 

工作人员挥舞国旗为天舟一号货运飞船加油。

 

揭秘“天舟一号”飞船里的秘密

据中国科普博览“一点号”报道，在2016年相继完成长征七号运载火箭首飞试验、天宫二号与神舟十一号载人飞行任务后，4月中下旬，将在文昌航天发射场发射天舟一号货运飞船，开展货物运输补给、推进剂在轨补加、自主快速交会对接等多项关键技术试验。

此次任务是中国载人航天工程空间实验室阶段的收官之战，对于空间站工程后续任务顺利实施具有极为重要的意义，将标志着中国载人航天工程胜利完成“三步走”战略中的“第二步”任务，为空间站建设任务奠定坚实技术基础。

随着大家越来越关注“天舟一号”与“天宫二号”的对接，这个肩负航天使命的“天宫二号”再次进入人们视线。除了地球观测和一系列的空间试验，“天宫二号”还有哪些不为人知的“秘密”呢？我们再来回顾一下。

量天尺

中科院上海光机所研制的“空间冷原子钟”搭载“天宫二号”发射升空，将成为国际上首台在轨运行并开展科学实验的“空间冷原子钟”,同时也是目前在空间运行的最高精度的原子钟。

“空间冷原子钟”将激光冷却技术和空间微重力环境结合，有望实现10^-16量级的超高精度（约3000万年误差1秒），将目前人类在太空中的时间计量精度提高1~2个数量级。

百变金刚

开展大Prandtl数液桥热毛细对流稳定性相关问题的研究，研究在空间微重力环境下热毛细对流的失稳机理问题，拓展流体力学的认知领域，取得具有国际先进水平的研究成果。突破并掌握微重力环境下的液桥建桥、液面保持和失稳重建等空间实验关键技术，进一步提升我国微重力流体科学的空间实验能力和技术水平。

系列英雄材料

该平台此次的任务时研究半导体光电子材料、金属合金及亚稳材料、纳米以及复合材料等制备基理，揭示在地面重力环境下难以获知的材料物理化学过程的规律。预期可获得高质量的空间材料样品，作为模型材料的结构、功能、工艺参数等方面获得有价值的科学研究成果。

天宫之炉，如你所愿

即将上天的这个炉子就是工程人员历经三年多的攻关，专门研制的一套综合材料实验装置（简称“实验装置”）。

这套实验装置由“材料实验炉”（简称“炉子”）、“材料电控箱”和“材料样品工具袋”三个单机构成。整个装置共约27.6kg重，最大功耗不到200W（而一般电水壶的功率也要1000~1800W），相当于2个100W白炽灯，却能实现真空环境下最高950℃的炉膛温度，是不是令人惊叹？

海之情

“天宫二号”三维成像微波高度计是国际上第一次实现宽刈幅海面高度测量并能进行三维成像的微波高度计。它采用小角度、高精度干涉测量技术，能精确获得海面的干涉条纹信息，进而获得三维海面形态，再经过复杂的定标最终获得宽刈幅范围内的海平面高度测量。

天宫守护者

“天宫二号”伴随卫星是一颗微纳卫星，是“天宫二号”试验任务的一部分。伴随卫星由上海微小卫星工程中心研制，采用了小型化，轻量化，高功能密度的设计。“天宫二号”伴随卫星搭载多个试验载荷，并具备较强的变轨能力，具备了开展空间任务的灵活性与机动性。

“天宫二号”伴随卫星将在在轨任务期间开展对空间组合体的飞越观测等试验，为主航天器的技术试验提供支持，并拓展空间技术应用。

“天极”望远镜

“天极”望远镜是搭载在“天宫二号”空间实验室上的伽玛射线偏振探测仪，是中欧国际合作项目。

“天极”望远镜的主要科学目标是探测研究遥远宇宙中突然发生的伽玛射线暴现象，并在国际上首次对伽玛暴的偏振性质实现高精度、系统性地测量，从而深入地研究恒星演化、黑洞形成以及伽玛暴爆发的物理机制，为更好地理解极端天体物理环境下产生的这种宇宙中最剧烈的爆发现象做出重要贡献。

天之情与气之情

空间环境分系统(全称：空间环境监测及物理探测分系统)主要用于实时监测“天宫二号”轨道上的辐射环境和大气环境，实现舱外16个方向的电子、质子等带电粒子的强度和能谱监测，以及轨道大气密度、成分及其时空变化与空间环境污染效应监测等。

现代迷你太空温室

随着人类空间活动的深入开展，人类需要飞出地球，在地外空间长期生活和工作。绿色植物可为人类和动物提供必需的食物和氧气。

在“天宫二号”空间实验室中将开展两种代表性的植物——拟南芥和水稻的培养实验，着重探索在太空环境中如何控制植物开花结种的技术与方法，为建立保障人类长期空间生存所必需的生命生态支持系统奠定基础。中国科学院上海技术物理研究所提供的高等植物培养箱具备在轨培养单元和样品返回单元，能够为植物生长提供必需的水分供给以及光照、温度控制，具备实时可见光图像和荧光图像获取功能，构成了现代的迷你太空温室，为研究植物在太空的生长发育提供支持。

天宫里的尖端“数码相机”

作为太空实验室里的尖端“数码相机”，宽波段成像光谱仪拥有相当深厚的“内力”。相机被安装在太空实验室对地观测面的“肚子”上，有了它，“天宫二号”可谓拥有了“火眼金睛”的本领，看海洋，看大气，样样精通。

天机不可泄露

研制“天宫二号”载荷“量子密钥分配试验空间终端”。通过高精度自动跟瞄（ATP）系统与量子密钥分配地面终端配合，在地面站与目标飞行器之间建立起量子信道，并在此基础上进行空-地量子密钥分配试验。

目标为实现世界上首个基于载人航天空间平台的空-地量子密钥分配演示实验。为载人航天的空地间量子保密通信，以及未来的实用化天地一体广域量子保密通信网络建设打下基础。

空间实验大管家

如何“玩转”以上高难度载荷任务并保障它们有序、安全地运行下去呢？这就不得不提我们的太空实验大管家——“空间应用天地支持系统”，它是由有效载荷运控中心统筹规划、集中管理，统一控制，天基有效载荷网络接收地面指令后，调度有效载荷有序运行，两者构成天地一体信息大回路平台。

针对“天宫二号”液桥热毛细对流实验中天地实时交互和精细控制的实验需求和特点，空间应用中心研制了目前我国首个基于虚拟现实技术和基于高速总线网络的天地一体沉浸式遥科学实验支持系统，极大提高科学家开展空间科学实验的效率