我为“天宫”送送货｜我和我的天宫

封面新闻记者 陈彦霏 邹阿江

探索宇宙，人类千百年来的梦想和终极浪漫。

刚刚过去的2021年，是我国航天事业极速发展的一年，随着天和核心舱完成在轨测试、天舟货运“快递”安全抵达、航天员们“入住”太空家园，中国空间站开启了有人长期驻留的新时代。

当3名航天员通过舷窗俯瞰安身立命的地球时，地球上同样有一些人，会时常仰望天宫的方向，那里一个小小的部件，凝结着他们数十年的心血。

也许他们并不能亲见天宫空间站的身影，但他们知道，当“梦想”飞上天空，离他们越远，他们就离梦想越近。

他们是天宫空间站背后的建设者和保障者。有人研制货包给“天宫”送货，有人为航天员建设温馨家园，有人设计系统把天宫空间站管理得井井有条……

1月17日到18日，2022年四川省两会陆续开幕，四川肩负打造具有全国影响力的科技创新中心的战略使命，两会的代表委员们对科技创新领域十分关注，刚刚过去的一年，四川航天为天宫空间站贡献了哪些科技成果？封面新闻推出“我和我的天宫”系列报道，让我们一起走进航天浪漫背后的故事。

科研人员和飞船合影

“快递”还能上太空？

国内首家天地物流已跑了3趟

兵马未动，粮草先行。为支持空间站中航天员的长期驻留和空间科学实验，货运飞船为“天宫”送货成为常态化需求。2017年，我国首艘货运飞船天舟一号为天宫二号送货，2021年，我国更是一年内连续发射两艘货运飞船，为天宫空间站提供物资。三艘“天舟”系列飞船，一共把约460个货包送上太空。

“天舟一号发射时，很多人就说这是太空的‘快递小哥’，而我们更像是在做天地物流的工作。”陈粤海说，她是中国航天科技集团七院七部宇航型号技术负责人，全面负责七部的宇航型号工作。陈粤海介绍，天地物流承担的送货任务，涉及各类物资补给，譬如推进剂、空气、航天员饮食以及用于天和核心舱在轨维护的设备等，对航天员和空间站而言都十分重要，正是他们研制的货运保障分系统，通过为“快递小哥”提供订制服务，保障了天地物流的顺利运行。

据了解，货运保障分系统是中国航天科技集团七院七部承担的首个载人航天工程分系统研制任务，同时也是载人航天工程任务中一个全新设立的分系统。此前，该研究领域在国内是一片空白。自2011年立项以来，货运保障分系统研制团队以创建国内首家“天地物流公司”为目标，圆满完成了分系统研制任务，建成了精准高效的天地物流一体化平台。

科研人员摆出“天舟二”字样

如何获得百分百好评？

货物包装材料都是自己研制

有了飞船，做天地物流还会难吗？这也是当时研制团队想到的首要问题，只是没想到，一切地面上的简单事情在宇宙环境下都会变得复杂。

“地面物流多用的是瓦楞纸壳包装，但火箭发射和宇宙环境需要超低有害气体逸出、高效抗菌防霉、高阻燃、燃烧物低毒、高效缓冲减震等性能，我们比对了市面上很多材料，都没找到能同时符合这么多要求的，所以只能自己研制。”陈粤海说。

彭志会是航天七院七部原宇航室主任，他清楚记得2011年接到任务时面临的挑战。“当时想着埋头造车肯定是不对的，我们就去参考国际空间站做的货运包装的优缺点，发现他们的货包虽然又轻又结实，却在抗菌防霉性上做得不好，很多运输上去的有发霉或锈死现象，所以我们就打算重新研制一种抗菌防霉的布料。”彭志会回忆。开始研制时，彭志会才发现，很多材料在拥有抗菌防霉特性时，又会伴有微弱毒性，可能对航天员产生危害，“即便是微弱毒性，考虑到空间站密闭环境，我们也不会冒这个风险，既要抗菌又要无毒，这个需求就复杂了。”彭志会说。

最终，还是一个偶然的机会让团队找到了合适的材料。彭志会回忆，当时团队一名成员在无意中翻到了一篇医药领域科研论文，论文中提到壳聚糖有抗菌防霉作用，最重要的是无毒性，于是团队就找到壳聚糖进行材料研制，经过上百次的实验，才研制出各个特性都达标的布料。

科研人员正在进行研制任务

拥有了合适的包装材料仅仅是第一步，为保障货物的安全同时充分利用寸土寸金的飞船空间，团队还突破传统包装长方体的形状，研制出20多种包装形状。“就像是俄罗斯方块，我们力求把空间严丝合缝填满。”陈粤海说。

正是因为有了这些有心设计，在货运过程中，上行设备可以身处这种“柔软的怀抱”，有效阻隔了上行振动的严苛的力学环境，保障了货物的安全运输。

安全也要高效

如何让快递装更多是门学问

在解决了每件货物的安全问题后，如何装载更多的货物是物流所必须考虑的问题，这一点在天地物流中尤为突出。尽管目前太空运输技术不断进步，每公斤运输成本仍然在10000美元以上，这就意味着能带上太空的物资非常有限，如何在飞船有限的空间里装载更多的货物，也成为了一门学问。

而随着载货重量占飞船总重量越来越大，如同船只需要在海面上保持平衡一样，飞船也需要通过对重量不一的货物进行合理分配以保持平衡，这被称之为“配平”。

为了找到安全且高效的配平方法，陈粤海专门带领团队到机场和港口考察了地面集装箱的货物分布方式，并开发出一套算法能找到安全且运载效率最大的货物排列组合方式，而与地面不同的是，这套算法所需要的精细度更高。

负责货运保障分系统总体设计的李鹏介绍：“飞船发射要求距离轴线的偏差都是以毫米计算，如果配平做得不好，则可能产生一系列后果，比如影响发射安全性，或者消耗过多资源去控制姿态。”

除了安全和高效，航天员使用的便利性也被纳入了考量范围。据李鹏介绍，他们的算法系统在经过迭代升级后，还能充分考虑航天员的取用方便，以及废弃物的存放。“我们要从航天员系统、空间站系统、中科院空间应用系统去收集这些物资的使用顺序，以及产生的废弃物的时、序和量，保证使用物资的同时废弃物有合理位置去储存，这也让整个系统变得越来越人性化。”

在李鹏看来，航天方面的工作，的确更多会和“浪漫”与“梦想”相关联。2021年，是检验他们10年来成果的一年，虽然很少和家人提及自己的工作，但在2021年4月29日，天宫空间站天和核心舱发射这一天，李鹏的老婆和孩子专程赶去海南，见证这历史性的一刻。

李鹏清楚记得，当时核心舱发射的时候云层很低，只有460米，从点火到钻进云层只有15秒钟，但大家还是很兴奋，在火箭刚刚升空时，他让孩子转身，拍下了照片。“我和孩子说，这个是很珍贵的照片，以后再没有机会记录这历史性的一刻了，长大后，你看到背后那个火箭你就要想起，那是中国空间站发射的时候。”李鹏说。

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