天舟一号：拥有“最强大脑”的“大力士”

记者庞丹，我们的记者李晨阳

与浩瀚的宇宙相比，天舟一号货船就像太空中的一叶扁舟，“体积小”，却肩负着为载人空间站运送货物、推进剂和各种科学仪器以及回收空间站“垃圾”的重任。

单从“外观”来看，天州与天宫一号相似，天宫一号由两个“大舱”组成。然而，这只是一个表象，关键取决于内涵。

真正的“太空大力士”

作为一艘在太空航行的货船，天舟一号的载重量达到了惊人的数据。据第五航天科工集团综合部货船结构及组织子系统总设计师刘枫介绍，天舟一号的重量是天宫一号的近两倍，比俄罗斯的“进步”M型高2.6吨，比美国的“天鹅座”扩展飞船高2.7吨，比日本的HTV高6吨。这真是一个“太空大力士”。那么是什么使它有如此高的承载能力呢？让我们看看“太空大力士”是如何炼成的。

秘诀一:让田州减肥的轻质设计。天舟的最大特点之一是它应该能够“装”，也就是说，它应该用一个类似天宫的“小盘子”来装很多东西。这要求你尽可能的轻，但是足够的强壮。为此，第五研究院总体部门结构和组织子系统的设计人员精心进行了轻量化设计，为天州减轻了重量。

秘诀二:“天洲牌”货架简单却不简单。为了解决大载荷和大载荷的问题，首先要充分利用船内的空间和传力。围绕这一关键，总体结构和组织子系统的设计者开发了中国第一个货船装载系统。天州一号综合部技术总监陈同祥表示，这种密集、大容量的装载系统可以简称为货架系统。货舱周围的货架系统的尺寸超过40个货架，其配置和细节设计已经被设计者反复优化了许多轮。不仅传力效果好，结构与货物的重量比达到8%，而且巧妙地解决了齿条板边缘薄、易破损的问题，避免了抓手和抓货的问题。此外，这套为天州量身定制的货架不仅能适应刚性安装，还能使用软带将其系紧。它可以被描述为简单但不简单。

秘密集锦3:“软包”给了田州一只柔软的手臂。天舟一号运输的货物中有许多精密的科学仪器和特殊的生活用品，这些货物非常“精致”，怕被碰。在运输过程中，他们需要“小心轻放”。硬搬运是不可接受的。为了避免“碰瓷”，只能用“软包”来实现高隔离和减震。如何固定这些软袋的货物，设计师们煞费苦心，甚至用米袋和面袋来模拟袋的振动试验，以加快开发进度。为了满足未来不同货船的需求，设计者必须找到一个能够同时满足不同货船货物状态的频率指标，并搭建一个通用的货物平台。频率指数是“不高，不低”。为了给天州这样一个“不软不硬、不低不高”的好拥抱，整个部门的结构和机构设计人员绞尽脑汁，设计了几十个工作条件，做了整整三个月的测试，才找到最好的解决方案，解决了这个大问题。

超级保鲜“无霜冰箱”

天州号运输的大部分货物是宇航员的生活资料，如饮用水、食物、药品等。如果温度太高，这些材料很容易变质，如果水蒸气太高，它们很容易发霉变质。冻成大冰块不行。这要求货舱的环境温度必须非常合适。为此，总局天州一号热控子系统的设计人员付出了巨大的努力。与以往载人飞船不同，为了尽可能减轻重量，天舟一号热控系统不采用流体回路系统，而是采用“被动热控+少量主动热控”的设计方案，即局部加热与通风相结合的轻型热控设计方案。事实上，天州已经建成了一个超强的“无霜冰箱”，它不仅解决了低温储存货物的环境问题，还保证了货物能够在低温下储存，同时满足不冻不凝的要求。

“超级大脑”永远第一

流形子系统就像飞船的大脑，负责指挥和发布命令。为了保证天舟一号更好的工作，五院综合部数字管理子系统的设计人员为其配备了“超级大脑”。据天州一号综合部技术总监孙勇介绍，天州一号数字管理子系统已经取得三项第一。

首先，这是国内首次将高速的*处理器和总线通信芯片应用到整个航天器的重要系统中。这在中国还是第一次。它不仅打破了国外对高性能处理器和总线协议芯片的垄断，而且极大地支持了本地化。

其次，我国首次采用遥测下行与存储一体化设计，提高了数据利用率。

最后，在载人航天领域，首次采用信息流集成设计，提高了信息的重用率和重要数据的多路传输。

当你有了“大袋子”、“新鲜的孩子”和“超级大脑”时，为什么不去天堂呢？

天舟:“我已经在天堂了！”

《中国科学日报》(第三版《大众科学》，2017年4月21日)

阅读更多

货船对中国空间站建设意味着什么

访天舟一号货船总设计师白:开启中国空间站时代

中国科学院在天州1号领导4项科学任务

天舟一号货船的发射取得了圆满成功。

解密“天舟一号”七大“绝活”

今晚，天空之舟从这里开始！

他们在天宫二号上做了实验

天舟1号热控、结构与机理及电子子系统探讨

天州一号货船:安装了什么“硬货”？

天州天宫鹊桥会，去哪里看？