記者 邊雪
伴隨著耀眼的光柱，寂靜的夜幕被劃破。11月15日晚，搭載天舟八號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭點火發射，這是中國空間站運營與發展階段的第三艘貨運飛船。
進入空間站應用與發展階段之后，天舟貨運飛船的構型已經基本確定。與空間站建造階段不同，新階段需要上行更多用于空間技術試驗的物資和設備，而不是建造階段更常見的各種空間站設備、備件和維修物資。
雖然天舟八號已經是應用于發展階段的第三艘貨運飛船，但為了適應全國乃至全世界科學家利用空間微重力和宇宙輻射等環境開展空間技術實驗的新需求，飛船配備的冷鏈和其他貨物裝載接口還得進行適應性改進和裝載能力提升。
作為我國太空之家的“補貨快遞員”，天舟八號包裹里藏著哪些驚喜？新階段，這次太空快遞又有哪些變化？近日，記者采訪了中國航天科技集團有限公司第七研究院第七設計部（以下簡稱七院七部）貨運保障分系統設計師，聽他們解答是如何為數萬件物資整齊安全上行，提供精準化管理和有力保障的。
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新“乘客”：“月壤磚”將首上空間站
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天舟貨運飛船是目前世界上運貨能力最強的貨運飛船之一，發射頻次已由1年2次優化為2年3次，進一步節約天地運輸成本。
據記者了解，本次天舟八號貨運飛船在此前運載量的基礎上，又增加了200多升、100多公斤，運送的補給物資，主要是用來保障神舟十九號、二十號兩批航天員乘組在軌正常生活、工作所必備的物品。
除了服裝、食品、日用品，還有春節、中秋、端午等各種節日的禮包，以及將在太空當中度過生日的每位航天員的生日禮包，另外還有航天員給自己準備的私人物品，還有各種用于開展空間科學實驗和試驗所需要的設備和材料。
在空間站運營與發展階段，更多的空間技術實驗，標志著更多的科學團隊能夠利用中國自己的空間站開展在空間特殊環境下的材料、生物等多方面的研究。
天舟八號上行除了運送宇航員的生活試驗物資之外，這一次還帶上了特殊的“乘客”——由我國科學家模擬月壤成分燒制而成的“月壤磚”，它們將會被送到中國空間站上進行暴露試驗，完成太空實驗后，月壤磚可能成為月球上蓋房子的一種重要建筑材料。
“要在月面蓋房子，首先就會遭遇溫度劇烈變化的挑戰，月晝溫度超過180℃，月夜又到-190℃。因為沒有大氣保護，大量宇宙輻射和許多微隕石會撞擊到月球表面，同時還有震動頻率高的月震，這些都會對月面建筑材料的力學性能、熱學性能和抗輻射性能都提出苛刻要求。”據國家數字建造技術創新中心、華中科技大學教授周誠介紹，實際上科研團隊設計的整個暴露時間是三年。“所以每隔一年我們會下行一塊樣品板，帶著在空間站暴露之后的樣品返回地球，然后再來做相關的實驗。”
第一塊“月壤磚”預計將在2025年年底返回地球。
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新“空間”：優化裝載接口 適應更全物資
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天舟八號貨運飛船有一個柱段的側操作口，可以作為部分特殊貨物和臨射貨物的進艙通道及裝載空間。天舟二號到天舟七號，這里都固定安裝了兩個利用Peltier原理實現半導體制冷的冷鏈設備和裝載了大型上行設備的軟貨包。軟貨包和冷鏈設備之間設有立板阻隔。
“為了適應全國乃至全世界科學家利用空間微重力和宇宙輻射等環境開展空間技術實驗的新需求，需要大量科學載荷上行，新階段提出了新要求。”相關負責人告訴記者，天舟八號貨運飛船為了充分利用側操作口，提出了擴展貨格裝貨方案。“也就是在保證冷鏈設備的總裝、電、遙測接口不變的情況下，將原有的軟包和中間立板空間作為拓展貨格，用于新鮮果蔬、短保質期食品和空間技術實驗物資安裝。”
七院七部天舟八號貨運保障分系統人員在開展綜合測試工作。（受訪者供圖）
七院七部相關設計師積極響應改進方案，開展了一系列的力學、總裝、工效學試驗驗證工作，通過利用滑動軌道接口方案，將裝載冷鏈貨物后的冷鏈設備移動到側操作口旁邊，留出可臨射裝貨空間，當飛船在發射前豎直狀態時，總裝工人就可以在發射塔架上實現冷鏈設備的快速移動和拓展貨格貨物的安裝。該方案已在本次天舟八號發射場實現成功運用。
為了更好利用這個臨射拓展貨格的空間，七院七部設計師還設計了全新的貨物裝載接口，七院七部副主任設計師李鵬告訴記者：“我們新設計了4個規格貨包，提升了0.3個立方米的臨射裝載空間，實現了在保證力學性能和待發段操作性的基礎上，對貨物類型的更全適應。”
同時，為實現無感化的在軌貨物管理，減少航天員的在軌操作，七院七部承研的空間站物資管理分系統還上行了物資管理3.0軟硬件產品。“上行這套新系統之后，就能解放航天員的雙手，還能提高空間站數萬件物資‘在哪里’‘有多少’的精準管理準確性。為了適應這一新的技術改進，我們還將所有貨物標識主動升級為可以被在軌智能門禁識別的帶有RFID芯片的貨物標簽。”七院七部主任設計師徐戰向記者解釋道。
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新“格局”：精心裝載設計 裝好不同物資
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不同的高校、研究所開展不同的實驗，必然導致上行的物資種類、數量都有巨大變化。如何更好地利用貨包和冷鏈接口實現這么多不同種類和不同要求的科學實驗物資的上行？如何兼顧航天員在軌取用的順序要求和工效學要求？如何讓科研團隊他們更好理解設計重點？這都是擺在七部貨運保障分系統設計師面前的難題。
“事實上，貨物上行時我們最需要和科學家們明確的就是：每個實驗要上行什么物資？這些物資都有哪些力、熱需求甚至是生物需求？哪些實驗是一個大類，最好將物資放在一起？科學家們希望航天員在軌怎么取，又希望怎么下行？”七院七部貨包裝載總體設計師告訴記者。
比如，本次利用擴展貨格空間上行的就有常見的空間技術實驗物資。上行時怎么確保這些物資能夠經受發射的力學沖擊？怎么確保它們能夠在數小時的飛行器飛行過程和更長時間的在軌過程中能夠始終滿足上行需求？怎么確保航天員在軌取出相關物資裝置時不會產生在軌多余物？都需要設計師利用自己的項目研制經驗和科學家反復溝通、確認，不斷完善空間技術實驗的前置條件。 經過不斷迭代設計，七院七部設計師設計了這些重要物資的專屬“頭等艙”，并通過了相關力、熱、工效學試驗驗證。
貨包裝載設計完成后，整艙的布局與配平工作同樣需要在此基礎上開展，如何既能保證飛行器的質心，又能滿足貨物取用順序，同時將各大系統的貨物盡可能地放在一起，是七部設計師不斷迭代更新布局配平設計工作的目標和準則。經過精心細致的工作，天舟八號的上行質心和配平結果再次很好地控制在目標值以內，且相關布局得到各大系統認可。
航天科技七院七部天舟八號貨運保障分系統設計人員在發射塔下留影。（受訪者供圖）
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新“挑戰”：突遇臺風天災 堅持試驗保質量
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9月初，如往常一樣開始文昌發射場試驗的七部貨運保障分系統隊伍，并未想到會遭遇前所未有的超強臺風“摩羯”。
在完成總裝第一階段工作后，被副熱帶高壓、南亞高壓、大陸高壓共同催生出的恐怖臺風“摩羯”，以17級強度從文昌登陸，橫掃整個城市，摧折樹木、房屋和一切阻礙它的事物。
面對停水、停電、停網的艱難情境，整個貨運飛船發射場試驗隊仍全力保障飛行器的安全和任務進度。試驗隊員們苦中作樂，道路損壞不能坐車，就步行到總裝廠房；水管破壞無法洗澡，就想辦法用濕毛巾擦拭身體；酒店沒電難以休息，正好在廠房里好好檢查產品和文件的技術狀態……天災沒有澆滅團隊保成功的決心，反而更加激發了大家的斗志，設計師們仍然加班加點為后續的試驗做準備。這些準備沒有白費，設計師隊伍很快完成了新一輪的布局配平和信息采集校驗工作，為發射場后續工作做好了堅強的保障。
七院七部設計師告訴記者：“我們從來沒有經歷過臺風，也沒想到臺風的破壞力這么大。但是在發射場這個特殊的地方，我們依靠的是對航天事業的熱愛、依靠的是團結一致的信心和決心、依靠的是不顧一切艱難險阻的努力奮斗，這樣的成功極具一種人定勝天的浪漫感。”
