天舟三号货运飞船发射，天舟二号变身大号垃圾桶？没那么简单

崖余 · 发表于 2021-9-20 15:08:58|来自：中国

神舟十二号航天员乘组圆满完成任务，顺利返回东风主着陆场。与天和核心舱对接的天舟二号货运飞船也完成使命，照理说应该脱离空间站，受控离轨并且在大气层中烧毁。因为满载6吨多物资的天舟三号货运飞船已经在海南文昌发射场整装待发，它将从后向对接到天舟二号现有的位置。

长征7号火箭发射天舟三号货运飞船
然而神舟十二号飞船返回后，天舟二号并没有跟着离开空间站，而是绕着核心舱飞了半个圈，重新对接在了神舟十二号原来的位置上。这到底是怎么回事？
有人说，之所以还把天舟二号留在轨道上，是因为要给接下来的神舟十三号宇航员装垃圾，等垃圾装满之后，就可以让它脱离、带着一船废物坠落了。果真是这样吗？

天舟二号将坠入大气层
航天员在太空生活，他们每天都需要消耗一定数量的物资，吃穿用也会产生大量废弃物和排泄物。太空里没有下水道，你没办法将废物一冲了之，只能用特制的容器密封起来，定期存放在货运飞船里。航天员在太空中穿脏的衣服也不能拿洗衣机洗涤晾干再穿，空间站里水资源有限，用来洗衣服成本太高，所以内衣穿几天之后就打包扔进货运飞船。太空科学实验所使用的一次性工具、装备以及它们的包装，因为没必要保留，通常也都会随着货运飞船一起在大气层中烧掉。

空间站会有大量垃圾产生
那为什么天舟二号已经完成了任务，科学家依然不肯放弃它？因为本着物尽其用的原则，天舟二号货运飞船除了拿来运货，它同时也负担着其它功能，以及重要的科学使命。
天宫空间站是中国第一个空间科学技术和太空研究基地，只管有之前天宫一号、天宫二号打基础，新的空间站无论从体量还是先进性方面都上了不止一个台阶。在空间站创建初期，我们还有许多技术需要验证，有许多功能需要反复实验，以确保万无一失。

目前是空间站技术验证阶段
天宫空间站在2022年将迎来两个重量级部分：20吨级的“问天号”与“梦天号”实验舱，这两个舱长约14.4米、最大直径达4.2米，但它们没有机动能力。空间站与实验舱的对接需要“以我为主”——由长征五号运载火箭把实验舱精确地送到空间站轨道前方，再由空间站慢慢加快靠近，对接到核心舱的前方端口上。实验舱对接上之后，航天员操控机械臂“抓住”实验舱，再将它转体90°，对接到节点舱侧向的端口，从此固定在那里。

实验舱需要靠机械臂转位对接
但是中国创建空间站是“大姑娘坐轿”—— 头一回，实验舱能不能顺利转位对接，谁也没试过，机械臂好不好用？中间可能会遇到什么问题？只有实际做过才能知道。在实验舱发射上天之前，天舟二号正好可以充当这个实验品。

天舟二号转到前向对接
天舟二号在完成物资补给任务之后，地面控制人员发出指令，它会自动转移到核心舱前方，模拟未来的实验舱进行自动交会对接，然后停靠在节点舱前向端口，同时完成电路、液路对接、测试前向燃料补加。接下来神舟十三号飞船将对接到节点舱下方的径向端口，航天员进入空间站后，手动操纵机械臂抓住13吨的天舟二号模拟实验舱转位对接工作。

利用机械臂抓取天舟二号转位对接
在这些实验完成之后，天舟二号才算最终完成使命，可以用来装垃圾、择机离开空间站返回大气层了。
天舟二号还有一个重要功能被许多人忽略：它还是空间站上的一个平衡器。
我们知道当空间站以7.68公里/秒的速度绕地球飞行时，它产生的“离心力”与地球引力相互抵消，于是空间站会呈现“失重”状态，就像是漂浮在太空一样。这时候你哪怕是对它施加一个很小的力，都能让它的姿态发生变化。天舟三号对接在核心舱的后端，这两个组合体的质心（重心）位于核心舱后部，而节点舱位于最前端。当神舟十三号从侧向对接时，只要两个对接口一接触，核心舱就会发生扭转，这很容易造成对接失败。

天舟二号可以调整空间站重心位置
现在我们把天舟二号接在核心舱前边，形成“天舟二号-天和-天舟三号”的“一”字形三舱布局，就可以把组合体的质心大幅度前移到中间位置，神舟十三号对接过程中碰撞的偏转力矩缩小，对接成功的概率大幅度提升。并且天舟二号推进舱的发动机也能作为空间站推进控制系统的备份，帮助对接后更快地稳定空间站姿态。
在实验舱完全安装到位之前，货运飞船始终要充当一个平衡重心的作用，以后天舟三号在退役前也会转到空间站前边，等神舟十四号对接完了再退出轨道。

天舟三号将对接在空间站后方
与其它的货运飞船不同，天舟二号飞船除了运货，它还承担了非常复杂的科学实验任务：需要验证未来实验舱的自动对接、机械臂转抓取转位；验证备份推进技术、姿态控制技术、前向燃料补加与供电；改变空间站重心、为载人飞船径向对接提供保护。由此可见，我们的天舟二号其实是一个多面手，它也将是服役时间最长的一艘货运飞船。当然啦，货运飞船在脱离前总会尽量带走全部垃圾，这本来就是它分内之事。