天舟八号货运保障分系统由他们研制
天舟八号货运保障分系统由他们研制
2024年11月15日，中国空间站运营与发展阶段的第三艘货运飞船天舟八号成功发射入轨，与空间站交会对接。进入空间站应用与发展阶段之后，天舟货运飞船的构型已经基本确定。与空间站建造阶段不同，新阶段需要上行更多用于空间技术试验的物资和设备，而不是建造阶段更常见的各种空间站设备、备件和维修物资。
在天舟八号阶段，位于四川成都的中国航天科技集团有限公司第七研究院第七设计部（以下简称七院七部）承担的货运保障分系统延续天舟二号开始的任务界面，继续承担包括冷链装载在内的货物装载设计、整船货物布局配平设计、货物信息系统持续运营和优化等工作，为数万件物资整整齐齐安安全全上行提供精准化管理和有力保障。虽然天舟八号已经是应用与发展阶段的第三艘货运飞船，但为了适应全国乃至全世界科学家利用空间微重力和宇宙辐射等环境开展空间技术实验的新需求，飞船配备的冷链和其他货物装载接口还得进行适应性改进和装载能力提升。
新“空间”：优化装载接口适应更全物资
天舟八号货运飞船有一个柱段的侧操作口，可以作为部分特殊货物和临射货物的进舱通道及装载空间。天舟二号到天舟七号，这里都固定安装了两个利用Peltier原理实现半导体制冷的冷链设备和装载了大型上行设备的软货包。软货包和冷链设备之间设有立板阻隔。
“新阶段提出了新要求。”相关负责人坦言。为了适应全国乃至全世界科学家利用空间微重力和宇宙辐射等环境开展空间技术实验的新需求，需要大量科学载荷上行，天舟八号货运飞船为了充分利用侧操作口，提出了扩展货格装货方案，就是在保证冷链设备的总装、电、遥测接口不变的情况下，将原有的软包和中间立板空间作为拓展货格，用于新鲜果蔬、短保质期食品和空间技术试验样品的安装。
七院七部相关设计师积极响应改进方案，开展了一系列的力学、总装、工效学试验验证工作，通过利用滑动轨道接口方案，将装载冷链货物后的冷链设备移动到侧操作口旁边，留出可临射装货空间，当飞船在发射前竖直状态时，总装工人就可以在发射塔架上实现冷链设备的快速移动和拓展货格货物的安装。该方案已在本次天舟八号发射场实现成功运用。
同样地，为了更好利用这个临射拓展货格的空间，七院七部设计师还设计了全新的货物装载接口，七院七部副主任设计师李鹏表示：“我们新设计了4个规格货包，提升了0.3个立方米的临射装载空间，实现了在保证力学性能和待发段操作性的基础上，对货物类型的更全适应。”
同时，为了实现无感化的在轨货物管理，减少航天员的在轨操作，七院七部承研的物资管理分系统还上行了物资管理3.0软硬件产品。“上行这套新系统之后，就能解放航天员的双手，还能提高空间站数万件物资‘在哪里’‘有多少’的精准管理准确性。为了适应这一新的技术改进，我们还将所有货物标识主动升级为可以被在轨智能门禁识别的带有RFID芯片的货物标签。”七院七部主任设计师徐战谈到。
新“乘客”：精心装载设计装好不同物资
在空间站运营与发展阶段，更多的空间技术实验，标志着更多的科学团队能够利用中国自己的空间站开展在空间特殊环境下的材料、生物等多方面的研究。但不同的高校、研究所开展不同的实验，必然导致上行的物资种类、数量都有巨大变化。如何更好地利用货包和冷链接口实现这么多不同种类和不同要求的科学实验物资的上行？如何兼顾航天员在轨取用的顺序要求和工效学要求？如何让科研团队他们更好理解设计重点？这都是摆在七部货运保障分系统设计师面前的难题。
“事实上，货物上行时我们最需要和科学家们明确的就是：每个实验要上行什么物资？这些物资都有哪些力、热需求甚至是生物需求？哪些实验是一个大类，最好将物资放在一起？科学家们希望航天员在轨怎么取，又希望怎么下行？”这是摆在七院七部货包装载总体设计师面前的又一个难题。
比如，本次利用扩展货格空间上行的就有常见的实验室物资。这一过程中，如何确保物资经受住发射的冲击力，确保它们能够在数小时的飞行过程和更长时间的在轨过程中能够始终保持特殊上行要求？确保航天员在轨取出物资装置时，不会产生在轨多余物？
货包装载设计完成后，整舱的布局与配平工作同样需要在此基础上开展，如何既能保证飞行器的质心，又能满足货物取用顺序，同时将各大系统的货物尽可能地放在一起，是七部设计师不断迭代更新布局配平设计工作的目标和准则。经过精心细致的工作，天舟八号的上行质心和配平结果再次很好地控制在目标值以内，且相关布局得到各大系统认可。