天舟四号

定义

天舟四号是天舟系列货运飞船的第四艘，属于无人货运航天器，由中国航天科技集团五院抓总研制，主要用途是向空间站运送物资、补给燃料并下行废弃物，被形象地称为“太空快递小哥”^[4]。天舟系列采用型谱化方案，以全密封、半密封半开放、全开放三种货物舱模块与通用推进舱模块组合，形成三种构型，天舟四号属于其中的全密封货运飞船^[2]。

它由货物舱与推进舱两大部分组成，货物舱用于装载各类货物，推进舱提供动力与能源，并携带补加用推进剂^[5]。按任务安排，飞船在中国空间站建造阶段承担为神舟十四号乘组提供物资保障、支撑空间站在轨运营和开展空间科学实验的职责^[2]。

原理

货运飞船将物资送入空间站，主要依靠运载火箭入轨、自主快速交会对接和货物在轨转运三个环节。天舟四号由长征七号遥五运载火箭送入预定轨道，起飞约 10 分钟后船箭分离，2 时 23 分太阳能帆板展开，飞行约 6.5 小时后与天和核心舱后向端口对接^[6]。长征七号是新一代中型运载火箭，采用两级半构型与全液氧煤油推进剂，可将 14 吨有效载荷送入能与空间站交会对接的近地轨道^[7]。

对接环节由八院研制的对接机构完成。该机构在设计时即考虑适应 8 吨至 180 吨不同吨位航天器的对接，采用可控阻尼的控制思路，通过缓冲吸收撞击能量，在保证捕获性能的同时降低对接冲击^[8]。对接完成后，飞船转入组合体飞行段，打开舱门即可向空间站转移货物，停靠期间还可实施推进剂补加^[1]。

在轨支持方面，飞船具备承担空间站姿态轨道控制、并网供电以及遥测与数据传输支持等任务的能力，也可为空间科学实验提供平台支持^[2]。货物装载使用货包、支架、贮箱等多种方式，装载的货物种类与数量可根据空间站需求动态调整^[9]。

发展历程

2021 年 10 月公布的空间站建造阶段规划显示，该阶段共安排 6 次飞行任务，天舟四号排在最前，先行运送补给物资，为随后实施的神舟十四号载人飞行任务作准备。2022 年 4 月 11 日，执行发射任务的长征七号遥五运载火箭完成出厂前研制工作并运抵文昌航天发射场，与先期抵达的飞船一同开展总装测试。

2022 年 5 月 7 日，中国载人航天工程办公室发布天舟四号飞行任务标识，船箭组合体垂直转运至发射区；5 月 8 日完成发射前系统间全区合练，各系统确认具备执行任务条件。5 月 10 日 1 时 56 分，火箭在文昌航天发射场点火升空，发射取得圆满成功；当日 8 时 54 分，飞船以自主快速交会对接模式完成与天和核心舱后向端口的对接^[10]。这是 2022 年空间站建造任务的首次发射，中国空间站全面建造由此启动^[11]。

2022 年 6 月 6 日，已进驻天和核心舱的神舟十四号航天员乘组开启天舟四号货物舱舱门，完成环境检测后进入飞船。11 月 9 日 14 时 55 分，已完成既定任务的飞船撤离空间站组合体，转入独立飞行阶段^[12]。撤离后飞船还开展了空间技术试验，为空间站在轨建造与运营管理积累经验^[3]。11 月 15 日 7 时 21 分，飞船受控再入大气层，绝大部分在再入过程中烧蚀销毁，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。

应用

天舟四号最主要的应用是为空间站提供物资补给。该次任务装载航天员系统、空间站系统、空间应用领域和货运飞船系统共 200 余件（套）货物，上行物资总重约 6000 千克，携带补加推进剂约 750 千克，可支持神舟十四号乘组 3 人 6 个月在轨驻留，并保障空间站组装建造与材料科学、微重力、航天医学等试验^[2]。与天舟三号相比，上行物资总重增加约 300 千克，运输能力进一步提升^[13]。

除常规补给外，飞船还承担了搭载与释放微小卫星的试验用途。2022 年 11 月 14 日 6 时 2 分，天舟四号在独立飞行阶段释放了由五院航天恒星研制的标准控温型立方星部署发射器所搭载的智星三号 A 星，卫星进入自主飞行阶段^[14]。该星由智星空间研制，是首颗搭乘货运飞船入轨的商业卫星，在轨存储 188 天后被释放，成为中国首颗由空间站系统释放的商业微小卫星，验证了利用空间站系统释放微小卫星的可行性和流程^[15]。

在应用体验方面，研制团队根据前几次乘组的在轨使用意见作了多项改进：用标签与提手的色彩设计增加货包色彩标识，便于区分物资；为适配板与货架增设搭扣带，方便在轨操作并防漂；对货包内缓冲泡沫作分块小型化设计，并增加气柱缓冲方案以减重^[5]。

局限

天舟四号为全密封构型，货物只能在舱内加压环境中运输，不能直接暴露于太空，因此舱外大型设备与需敞开环境的载荷只能由半密封半开放或全开放构型的货运飞船运送^[2]。该次任务也未携带舱外航天服。

飞船本身不具备返回能力。任务结束后它受控再入大气层烧蚀销毁，仅少量残骸落入预定海域，无法把空间站货物带回地面^[16]。其在轨释放微小卫星的能力也有上限，中国空间站的微小飞行器在轨释放机构主要面向百公斤级及多个规格的小卫星，释放机会还受飞船停靠状态与释放窗口约束^[17]。

从任务设计看，为给后续乘组在轨轮换腾出对接口与节奏，天舟四号的驻留时间被缩短到约 6 个月便撤离空间站^[18]。货运飞船的补给规模也受运载能力制约，天舟四号上行物资约 6 吨已接近其构型的能力范围，进一步增载需依赖飞船与火箭的后续改进^[2]。

参见

• 天舟货运飞船 —— 本词条所属的货运飞船系列，天舟四号是该系列第四艘。

• 长征七号 —— 将天舟四号送入预定轨道的运载火箭。

• 天和核心舱 —— 天舟四号交会对接的目标，中国空间站的管理与控制中心。

• 神舟十四号 —— 天舟四号物资保障服务的载人飞行任务。

• 中国空间站 —— 天舟四号所服务的大型在轨航天器。

• 自主快速交会对接 —— 天舟四号入轨后与空间站结合所采用的技术方式。