“太空快遞” 穩穩送達
圖①：天舟二號模擬圖。 中國航天科技集團五院供圖 圖②：長征七號運載火箭正在轉場。 中國航天科技集團一院供圖
5月29日20時55分，在經歷了推遲發射的波折後，長征七號遙三運載火箭從位於海南的文昌航天發射場準時點火升空，將天舟二號貨運飛船準確送入預定軌道，發射取得圓滿成功。5月30日5時01分，天舟二號貨運飛船與空間站天和核心艙在近地軌道精準實現自主快速交會對接後穩穩停靠，天和核心艙迎來第一位“訪客”。
此次負責將天舟二號貨運飛船託舉上天的，是天舟貨運飛船的“老搭檔”――長征七號火箭，這是一款專門爲了滿足中國空間站工程發射貨運飛船需求而研製的新一代中型運載火箭。
此次“太空快遞”的送達，可謂一波三折。5月20日凌晨，原本計劃在文昌航天發射場發射天舟二號貨運飛船，中國載人航天工程辦公室臨時發佈消息：因技術原因推遲實施，發射時間另行確定。火箭團隊迅速組織問題排查，有序推進故障分析。
據中國航天科技集團一院院長王小軍介紹，火箭連續2次推遲發射，3次準備發射，其間經歷了推進劑全卸出――能夠取得最終的發射勝利，是研製隊伍用艱苦卓絕的工作換來的。航天人在工作中堅持“嚴、慎、細、實”，是爲勝利而戰，爲使命而戰，爲榮譽而戰。
此次長征七號火箭發射意義重大。按空間站在軌建造任務規劃，今明兩年我國共實施11次飛行任務，包括3次空間站艙段發射，4次貨運飛船發射及4次載人飛船發射。用中國航天科技集團一院長征七號運載火箭主任設計師徐利傑的話說，“2年11次任務，環環相扣，就像接力賽跑，每發任務的成敗都關乎中國空間站建造計劃能否順利實施。”
此次發射距離長征七號遙二運載火箭發射已過4年，其間開展了大量的優化改進設計，使長征七號遙三運載火箭更加可靠、智能、經濟。作爲一款全數字化控制火箭，長征七號遙三運載火箭既能在8級大風中轉場，也能在雨中發射，惡劣天氣條件下依然可以確保送載荷精準入軌。除了空間站建造階段2年4次發射任務之外，後續進入空間站運營階段後，長征七號運載火箭也將保持每年2次發射的頻率。
5月29日晚，在文昌航天發射場成功完成貨運飛船發射任務後，遠望6號船、西安衛星測控中心、北京航天飛行控制中心、北京空間信息傳輸中心等組成的航天測控系統，合力完成貨運飛船的發射、入軌和交會對接的測控任務，一路護航天舟二號貨運飛船奔赴天和核心艙，爲後續任務打下了堅實基礎。
天舟二號貨運飛船攜帶了航天員生活物資、艙外航天服及空間站平臺設備、應用載荷和推進劑等，與天和核心艙完成交會對接後，轉入組合體飛行階段，將按計劃開展推進劑補加和空間應用項目設備測試等工作。
據介紹，與神舟載人飛船不同，天舟貨運飛船隻運貨不送人。4年前，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功交會對接並完成推進劑在軌補加試驗。作爲中國空間站工程的重要組成部分，天舟二號貨運飛船是首個與我國空間站核心艙進行對接的航天器，負責向空間站運輸物資、補給燃料並帶走廢棄物。
天舟二號貨運飛船由全密封貨物艙和推進艙兩艙組成，採用型譜化、模塊化設計思想開展平臺構型和佈局設計。總長10.6米，發射重量13.5噸，上行物資總重高達6.8噸，在軌壽命不小於1年，供電能力不小於2700瓦。
據中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總指揮馮永介紹，天舟二號貨運飛船攜帶了3人3個月航天員消耗品、艙外航天服及平臺物資，以方便航天員在太空的衣、食、住、行和工作開展。除了生活物資，貨運飛船還帶了推進劑，將在對接期間爲核心艙進行燃料加註與姿態控制。天舟二號貨運飛船還帶了實驗設備、實驗資料等，等到神舟十二號載人飛船將航天員送至天和核心艙，再由航天員在軌取出這些實驗物資並安裝。
天舟貨運飛船總體性能達到國際先進水平，在設計上充分體現了中國特色。據中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總設計師白明生介紹：“團隊對於天舟二號貨運飛船的設計原則，包括要嚴格控制平臺自身重量，最大程度提高貨物運輸能力，還要充分整合平臺資源，滿足空間站推進劑在軌補加、航天員駐留資源補給以及設備維修維護更換等不同種類貨物運送需求。”
天舟二號和天舟一號貨運飛船在構型上基本一致，但也有着自己的鮮明特色。
跟高大的空間站核心艙相比，天舟二號貨運飛船的“身材”可謂是短小精悍。上行物資包括了160餘件大大小小的貨包以及2噸推進劑，佔了整個貨船重量的一半以上，載貨比超過50%。這裡面有兩件重要“寶貝”――兩套航天員艙外服，每件重100多公斤，是航天員抵達核心艙後執行艙外任務的必備物資。此外，還有“太空按摩儀”和“太空冰箱”等有特色的物件隨貨船升空。其中，中國航天科工集團所屬航天三江紅峰公司研製的“太空按摩儀”主要用於對航天員進行電脈衝刺激，協助航天員進行肌肉疲勞恢復和肌肉力量訓練，防止長期飛行造成的肌肉萎縮。中國航天科工集團三院306所特製的隔熱保溫的“太空冰箱”，則可以幫助保護貨運飛船裡關鍵的醫療檢測和保障物資。
天舟二號貨運飛船還實現了智能便捷的設計。天舟二號作爲儲藏室，既要保障航天員日常生活、工作物資隨取隨用，還要收納廢棄物，最終離軌墜入大氣層燒燬。艙內貨物裝載空間高達18立方米，爲了實現佈局合理、重量均衡，方便航天員上天后取用貨物，貨船艙內結構進行了特殊的設計，擺放規律，並利用蜂窩板形成一個個貨格，每個貨格都可以裝載多個規格的貨包。這樣的貨包能很好地匹配內部承載的貨物，還能像積木一樣組合放置在貨格內。爲方便航天員快速查找和取用物資，貨船系統還配置了一套信息管理系統，爲貨物打上標籤，航天員能通過專用設備對一定範圍內貨物進行識別和定位。
據專家介紹，後續，天舟二號貨運飛船後向對接、神舟十二號載人飛船前向對接空間站核心艙，將完成中國空間站首個“一”字構型。
中國“太空港”迎來第一艘飛船停靠
5月30日5時01分，天舟二號貨運飛船採用自主快速交會對接模式，精準對接於天和核心艙後向端口，天舟二號貨運飛船成爲首個停靠空間站核心艙的航天器。
空間交會對接是載人航天活動的基本技術之一，是實現空間站和空間運輸系統的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件。
據中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船副總設計師黨蓉介紹，以往飛船的交會對接從發射到具備交會對接條件需要2―3天時間，過程中還需要大量人工參與。此次天舟二號貨運飛船與天和核心艙對接採用的是快速交會對接技術，其最大的特點就是“快”，整個過程歷時約8個小時，且無需地面干預，就像無人駕駛汽車一樣。
快速交會對接技術之所以重要，在於將來不僅能縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間、減少航天員不必要的體力與精力付出，同時也可以保證一些“時鮮貨（比如生物製劑等）”儘快送達空間站。在安全方面，一旦空間站等航天器突遇緊急情況，快速交會對接可以迅速反應，向空間站提供各種急需的物資或救助被困的航天員。
與天舟一號時的快速交會對接相比，天舟二號的技術更進一步。中國航天科技集團五院的科研人員爲飛船增加了“全相位自主交會對接方案”。無論目標飛行器在入軌時和空間站的相對位置是1/4圈、半圈乃至整圈，天舟二號貨運飛船都能以最快速度或者在規定時間點到達。天舟一號任務時，需要人工輔助把飛船送到距離天宮二號一定的位置，然後由飛船自主去對接。這次天舟二號增加了遠距離自主導引，飛船能夠利用北斗導航來實現遠距離的全自主導航計算及制導與控制。也就是說，以後天舟飛船對空間站的“造訪”過程中，人只負責監視，整個飛行和交會對接的過程是全自主的。
當然，當貨運飛船需要手控交會對接的時候，坐在空間站內的航天員還能通過手控遙操作，駕駛貨運飛船完成與空間站的交會對接或撤離。
爲了精準對接，由中國航天科工集團二院25所研製，安裝在天舟二號貨運飛船上的微波雷達作爲關鍵測量敏感器，能在交會對接過程中輸出高精度測距、測速及測角信息，爲空間站建設中的交會對接任務提供有力支撐。爲了緩衝大噸位航天器對接過程中產生的撞擊能量，中國航天科技集團八院研製出了對接機構分系統，創新性地研發了可控阻尼器，在船―艙間建立起高可靠的剛性連接，讓天舟二號貨運飛船的主動對接機構與核心艙的被動對接機構“溫柔”地交會對接。