天舟三号

定义

天舟三号是一艘无人货运飞船，属于中国天舟系列，也是中国空间站关键技术验证阶段发射的第二艘货运飞船^[5]。它由中国航天科技集团第五研究院抓总研制，主要任务是为空间站运送并贮存货物、运输与补加推进剂，同时把废弃物收集存放后带回大气层销毁^[6][7]。

该飞船发射时处于满载状态，发射重量约 12 吨，装载物资约 6 吨，在轨寿命不小于 1 年，停靠期间可为空间站提供不小于 2700 瓦的并网供电^[2][3]。

原理

天舟三号采用全相位全自主快速交会对接方案，从远距离导引到近距离交会均由飞船自主完成，全程不需要地面人员干预^[6]。与天舟二号相比，它增加了北斗卫星导航系统，配合激光雷达和视觉导航敏感器，把与天和核心舱的交会对接用时从 8 小时缩短至约 6.5 小时^[1][8]。其制导导航与控制系统的控制器硬件经过性能升级，计算能力和复杂工况下的自主能力相应提高^[6]。

与空间站形成组合体后，飞船发动机成为维持轨道和调整姿态的动力来源：地球引力与大气阻力会使轨道高度变化，需要靠发动机加速抬升；其他航天器交会对接、航天员出舱或规避空间碎片时，也由它执行姿态与轨道控制^[3]。为扩大货舱空间，该飞船取消 4 个推进剂储箱，减少了推进剂储量，所带推进剂主要用于两艘货运飞船与核心舱组合运行期间的需求^[9]。

发展历程

天舟货运飞船为满足空间站建造阶段密集发射的需要，采取组批生产，二、三、四、五号飞船同时投产，外形与功能相近，总长均为 10.6 米^[9]。2021 年 9 月 20 日 15 时 10 分，搭载该飞船的长征七号遥四运载火箭在文昌航天发射场点火升空，约 597 秒后飞船与火箭分离进入预定轨道，15 时 22 分太阳翼展开正常，发射取得成功^[10]。这是中国载人航天工程的第 20 次发射任务，也是长征系列运载火箭的第 389 次飞行^[10]。

当晚 22 时 08 分，飞船完成入轨状态设置后自主对接于天和核心舱后向端口，全过程约 6.5 小时，与天舟二号形成一前一后对接在核心舱两端的构型^[2][6]。这是两艘中国货运飞船首次同时在天运行^[9]。2022 年 4 月 20 日，飞船从核心舱后向端口分离，绕飞至前向端口并再次自动对接^[4]。

在轨期间，它先后迎来神舟十三号载人飞船、天舟四号货运飞船和神舟十四号载人飞船到访空间站^[5]。2022 年 7 月 17 日，飞船完成全部既定任务后撤离组合体，为问天实验舱让出对接口；7 月 27 日 11 时 31 分受控再入大气层，绝大部分器件烧蚀销毁，少量残骸落入南太平洋预定安全海域^[3][4]。

应用

该飞船运载的货物包括航天员生活物资、航天饮水、气体补给、卫生用品、应急储备物资、出舱消耗品、维修备件和实验载荷等，与天舟二号构成基本一致^[2]。因神舟十三号乘组首次在轨驻留 6 个月，其生活物资比天舟二号翻倍，货包数量增加 25%^[8][2]。不同类别的物资使用不同颜色的包裹，并配标识和二维码，便于查找^[9]。

其中较特殊的货物包括用特种复合材料制成、可充至 300 倍大气压力的氧气瓶，采用轻质柔性材料包装的多组水箱，以及重达 90 多公斤的舱外航天服；货运飞船系统为舱外服专门设计了支架，以保证运输过程不受损坏^[2][6]。飞船上还搭载了载人空间站生保环控尿处理子系统所需的钙去除组件、尿过滤器组件和蒸馏废气处理装置等配件，用于提高水资源循环利用水平^[2]。

除送货外，该飞船在轨任务还包括两项技术验证：一是中长期驻留支持，涉及物资成倍增加后的贮存空间以及备用设备和废弃物存放能力；二是空间站组合体的姿态与轨道控制^[3]。

局限

天舟三号属于一次性使用的货运飞船，任务结束后即受控再入大气层销毁，不能回收复用，因此其送去的物资规模与频率受发射次数和运载能力约束^[3]。为腾出货物空间，它取消了 4 个推进剂储箱，补加推进剂的携带量相应下降，所带推进剂只能满足两船与核心舱组合运行期间的需要^[9]。

与后续的天舟五号相比，其三小时以上的对接时长仍不算最短，天舟五号把自主快速交会对接时间压缩到约 2 小时^[8]。其载货能力也沿用建造阶段的基本构型，后来的天舟六号通过改进内部结构把载货能力提高到 7.4 吨^[8]。此外，飞船在轨驻留 6 个月以上要长期暴露于太空环境，对元器件与设备的可靠性提出了更高要求，这也是长驻留任务必须应对的制约^[3]。

该次任务中，用于发射的长征七号遥三火箭曾两次推迟发射，型号队伍在后续任务中围绕火箭整体进行了 30 余项技术状态更改，说明该阶段发射节奏与质量控制仍面临压力^[2]。

参见

• 天舟二号 —— 与天舟三号同时在轨、分别对接于核心舱两端的上一艘货运飞船。

• 天和核心舱 —— 天舟三号交会对接并补给的空间站核心舱段。

• 神舟十三号 —— 天舟三号所运送物资的主要使用方，乘组首次在轨驻留 6 个月。

• 长征七号运载火箭 —— 将天舟三号送入预定轨道的新一代中型运载火箭。

• 天舟五号 —— 实现约 2 小时自主快速交会对接的后续货运飞船。

• 中国空间站 —— 天舟系列货运飞船所服务的在轨航天器系统。