天舟貨運飛船

「天舟」貨運飛船系列，是中國航天用於給天宮二號空間實驗室以及天宮空間站提供補給服務的無人貨運飛船載運系統。首艘天舟一號於2017年4月20日從海南文昌航太發射場使用新一代長征七號運載火箭發射升空。從2021年的天舟二號起，天舟飛船每6至12個月發射一艘，迄今已發射10艘，全部成功。

天舟貨運飛船承擔的任務包括運送航太員的生活物資、科學載荷、飛天艙外服和補加燃料，開展部分空間實驗以及釋放立方星。除此之外，當飛船再入大氣層時還可以銷毀空間站產生的垃圾，因此空間站產生的垃圾一般存放於貨運飛船。

天舟貨運飛船總設計師是白明生。

## 名稱

2011年4月25日中國載人航天工程辦公室向公眾開放征名活動，為未來的中國貨運飛船命名。7月8日，中國首位飛天的航太員楊利偉與中國科學院院士、空間技術專家戚發軔座談中國中央電視台時揭曉入選前十名的名稱，它們分別為：「天梭」、「鯤鵬」、「天舟」、「神龍」、「龍舟」、「神驥」、「天馬」、「雲梯」、「神駒」、「行者」。2013年10月31日，定名「天舟」，由「天宮號」空間站和「神舟號」載人飛船各取一字組成，代號「TZ」，來源於漢語拼音「Tiān Zhōu」。

## 用途

天舟貨運飛船旨在補給天宮二號空間實驗室以及中國空間站的推進劑、空氣、航太員的飲料、食物以及用於維修空間站的更換設備，以延長空間實驗室和空間站的運行壽命。貨運飛船發射後會與空間實驗室或空間站進行自動交會對接。為空間實驗室或空間站自動補加推進劑以及空氣。飲水、食物、以其他器物設備則需駐空間實驗室或空間站的航太員從貨運飛船上搬運到站內。同時，貨運飛船亦可充當空間站的「垃圾桶」，航太員取出貨運飛船升空攜帶的物品後，可將站內的廢棄物品搬運到貨運飛船上。貨運飛船脫離空間站後，返回地球時廢棄物連同貨運飛船在大氣層中燒毀。這種做法與除了貨運龍飛船以外的現有的絕大多數俄、歐、日、美等國的無人貨運飛船的做法相同。另外，也提出了將天舟飛船作為短時或者長時停靠的艙段，為空間站提供更多的存儲空間的想法。

## 構造

<image>

<image>

<image>

- 天舟飛船的燃料傳輸系統

<image>

- 天舟飛船的貯箱模塊（8貯箱版本）

<image>

- 外部有效載荷掛點（紅色）

天舟貨運飛船的構造基於天宮一號目標飛行器。天舟貨運飛船船長約10.6米，太陽帆板展開後最大寬度14.9米，最大直徑約3.35米，發射質量為13噸至14噸，體積和質量均超過天宮一號和天宮二號（約9噸），貨物質量為6至7.4噸。天舟貨運飛船總體結構由大直徑的貨物艙和小直徑的推進艙組成。貨物艙用於裝載貨物，而推進艙為整個飛船提供動力與電力。推進艙兩側各有一翼半剛性太陽能帆板三板，供電能力超過8千瓦。天舟飛船在其過渡段上設有五個用於發射立方衛星的彈簧式發射器，每個發射器都由一個保護蓋密封。這些發射器通常在發射前裝填衛星，並在任務期間擇機發射。

天舟飛船依據貨物艙類型，分為全密封、半密封半開放、全開放3個型譜，其中全密封型又分為標準型和改進型。標準型可配置4或8個推進劑貯箱，發射質量為13.5噸，貨物質量為6.9噸，載貨比0.51；改進型只配置4個推進劑貯箱，通過利用減少推進劑貯箱所多出的空間優化設備布置，利用原本非密封的後錐段空間，將密封艙體積從18.1立方米增加至22.5立方米，密封艙的貨物運輸空間提升20%，運輸質量增加0.5噸至7.4噸，發射質量增加至14噸，載貨比提升至0.53。改進型天舟飛船給航太員提供支撐的時間進一步加長，補給頻率可由一年兩艘降為兩年三艘，大幅度提升經濟效益。

半密封半開放貨艙、全開放貨艙的型號裝有非加壓用的貨物進出口開放式倉壁，可用於裝卸大型試驗設備並可以通過空間站的機械臂抓取貨物。半密封型譜突出大型艙外設備和試驗載荷運輸能力，主要執行應急維修任務；全開放型譜實現超大型試驗載荷整體運輸，支持空間站發展重大科學任務能力。目前還沒有使用這兩種貨艙的天舟飛船執行任務。

天舟一號採用全密封型，天舟二號為全密封標準型，天舟三號、四號、五號為同一批次生產的全密封標準型（密封艙空間不變，三號和四號配置4個、五號配置8個推進劑貯箱），六號到十一號是另一批次生產的全密封改進型。

## 對比

以下對比以全密封改進型天舟為例。天舟的低地軌道上行運載能力為7.4噸，高於俄羅斯聯邦航太局研製的進步號M型（2.60噸）、美國軌道科學公司的天鵝座宇宙飛船擴展型（2.70噸）、美國太空探索科技公司的天龍號太空船擴展型和龍飛船2號（3.31噸加壓/非加壓總和）以及日本宇宙航空研究開發機構已退役的H-II運載飛船（6.00噸加壓/非加壓總和），但低於歐洲空間局已退役的自動運載飛船（7.67噸）。天舟飛船的載荷比（運載貨物的質量與包含貨運飛船船體本身的總質量之比）高達53%，是世界最高。

貨物種類方面，天舟飛船暫時只進行了運輸加壓艙貨物的任務，尚未展示如H-II運載飛船與天龍號太空船可運送非加壓貨物的能力（不過有幾次天舟任務在艙外攜帶並釋放了立方星）。根據報導，天舟貨運飛船的型譜包含半密封半開放貨艙、全開放貨艙的類型，未來將按需投用。此外，能夠運載並補加推進劑至空間站也是天舟的一大亮點，天舟和俄羅斯進步號飛船是唯二具備該能力的現役貨運飛船。

就貨物尺寸而言，天舟飛船使用寬度為0.8米的圓形中國停泊接口，寬度與美國太空探索科技公司的龍飛船2號、俄羅斯的進步號以及歐洲空間局的自動運載飛船（已退役）相當，窄於天鵝座貨運飛船使用的寬0.94米的圓角方形通用停泊機構，以及太空探索科技公司的龍飛船1號（已退役）和日本宇宙航空研究開發機構的HTV貨運飛船（已退役）和HTV-X貨運飛船使用的寬1.27米的圓角方形通用停泊機構（該艙門寬度可讓國際標準機櫃通過）。

天舟沒有設計返回艙，因此不具備攜帶載荷返回地球的能力。

## 任務

<image>

天舟貨運飛船自2017年首飛，所有的天舟貨運飛船都由長征七號運載火箭自海南文昌航太發射場2號發射工位發射。除天舟一號與天宮二號交會對接以外，其他天舟飛船皆為常態化的中國空間站貨運補給任務。發射頻率則隨著飛船產品的改進，逐漸自一年兩次過渡至一年一次。歷次任務皆獲成功。

天舟一號是於2017年從西昌衛星發射中心海南文昌航太發射場使用長征七號運載火箭發射中國新研製的首艘貨運飛船。貨運飛船的低地軌道運載能力約為6.5噸左右。與天宮二號自動交會對接成功後，為空間實驗室補加推進劑。2017年9月22日18時左右，天舟一號在完成空間實驗室階段任務及後續拓展試驗後受控離軌，再入大氣層燒毀。

天舟二號於2021年5月29日在海南文昌航太發射場使用長征七號運載火箭發射入軌，並於翌日5時01分同天和核心艙對接。此次任務載貨約6.8噸，其中包括約3噸為天和核心艙補給的推進劑。

自天舟九號起，天舟飛船採用類似神舟飛船的「發一備一」應急機制，可在3個月內完成應急發射。天舟九號是第一艘擔任值班任務的應急天舟飛船。

## 圖集

<image>

- 艙內視角

<image>

<image>

<image>

<image>

## 參閱

- 天宮空間站
- 天宮二號
- 神舟飛船
- 中國空間站低成本貨物運輸系統
- 輕舟貨運飛船
- 昊龍貨運太空梭
- 進步號飛船
- 自動運載飛船
- HTV貨運飛船
- 龍飛船
- 天鵝座宇宙飛船
- 龍飛船2號
- HTV-X

## 基本資料

- 已建造：10
- 已發射：10
- 運行中：1
- 退役：9
- 失敗：0
- 首次發射：2017年4月20日
- 源自：天宮一號
- 前任：神舟飛船
- 太空飛行器類型：貨運飛船
- 日語原文：「天舟」貨運飛船
- 說明：地面總裝測試中的天舟二號貨運飛船
- 製造商：中國航天科技集團
- 設計：中國空間技術研究院、總設計師：白明生
- 國家：中華人民共和國
- 營運：中國載人航天工程辦公室
- 應用：中國空間站的貨物運輸
- 狀態：現役
- 發射重量：全密封標準型：13500kg、全密封改進型：14000kg
- 載荷能力：全密封標準型：6900kg、全密封改進型：7400kg
- 體積：加壓空間：、全密封標準型：40.5m3、載貨空間：、全密封標準型：18.1m3、全密封改進型：22.5m3
- 軌道：近地軌道
- 長度：10.6m
- 直徑：3.35m
- 曾用主場：14.9m