小咖解说

封面新闻记者 边雪

伴随着耀眼的光柱，寂静的夜幕被划破。11月15日晚，搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥八运载火箭点火发射，这是中国空间站运营与发展阶段的第三艘货运飞船。

进入空间站应用与发展阶段之后，天舟货运飞船的构型已经基本确定。与空间站建造阶段不同，新阶段需要上行更多用于空间技术试验的物资和设备，而不是建造阶段更常见的各种空间站设备、备件和维修物资。

虽然天舟八号已经是应用于发展阶段的第三艘货运飞船，但为了适应全国乃至全世界科学家利用空间微重力和宇宙辐射等环境开展空间技术实验的新需求，飞船配备的冷链和其他货物装载接口还得进行适应性改进和装载能力提升。

作为我国太空之家的“补货快递员”，天舟八号包裹里藏着哪些惊喜？新阶段，这次太空快递又有哪些变化？近日，封面新闻记者采访了中国航天科技集团有限公司第七研究院第七设计部（以下简称七院七部）货运保障分系统设计师，听他们解答是如何为数万件物资整齐安全上行，提供精准化管理和有力保障的。

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新“乘客”：“月壤砖”将首上空间站

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天舟货运飞船是目前世界上运货能力最强的货运飞船之一，发射频次已由1年2次优化为2年3次，进一步节约天地运输成本。

据封面新闻记者了解，本次天舟八号货运飞船在此前运载量的基础上，又增加了200多升、100多公斤，运送的补给物资，主要是用来保障神舟十九号、二十号两批航天员乘组在轨正常生活、工作所必备的物品。

除了服装、食品、日用品，还有春节、中秋、端午等各种节日的礼包，以及将在太空当中度过生日的每位航天员的生日礼包，另外还有航天员给自己准备的私人物品，还有各种用于开展空间科学实验和试验所需要的设备和材料。

在空间站运营与发展阶段，更多的空间技术实验，标志着更多的科学团队能够利用中国自己的空间站开展在空间特殊环境下的材料、生物等多方面的研究。

天舟八号上行除了运送宇航员的生活试验物资之外，这一次还带上了特殊的“乘客”——由我国科学家模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”，它们将会被送到中国空间站上进行暴露试验，完成太空实验后，月壤砖可能成为月球上盖房子的一种重要建筑材料。

“要在月面盖房子，首先就会遭遇温度剧烈变化的挑战，月昼温度超过180℃，月夜又到-190℃。此外，因为没有大气保护，大量宇宙辐射和许多微陨石会撞击到月球表面，同时还有震动频率高的月震，这些都会对月面建筑材料的力学性能、热学性能和抗辐射性能都提出苛刻要求。”据国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚介绍，实际上科研团队设计的整个暴露时间是三年。“所以每隔一年我们会下行一块样品板，带着在空间站暴露之后的样品返回地球，然后再来做相关的实验。”

第一块“月壤砖”预计将在2025年年底返回地球。

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新“空间”：优化装载接口 适应更全物资

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天舟八号货运飞船有一个柱段的侧操作口，可以作为部分特殊货物和临射货物的进舱通道及装载空间。天舟二号到天舟七号，这里都固定安装了两个利用Peltier原理实现半导体制冷的冷链设备和装载了大型上行设备的软货包。软货包和冷链设备之间设有立板阻隔。

“为了适应全国乃至全世界科学家利用空间微重力和宇宙辐射等环境开展空间技术实验的新需求，需要大量科学载荷上行，新阶段提出了新要求。”相关负责人告诉封面新闻记者，天舟八号货运飞船为了充分利用侧操作口，提出了扩展货格装货方案。“也就是在保证冷链设备的总装、电、遥测接口不变的情况下，将原有的软包和中间立板空间作为拓展货格，用于新鲜果蔬、短保质期食品和空间技术实验物资安装。”

七院七部天舟八号货运保障分系统人员在开展综合测试工作。（受访者供图）

七院七部相关设计师积极响应改进方案，开展了一系列的力学、总装、工效学试验验证工作，通过利用滑动轨道接口方案，将装载冷链货物后的冷链设备移动到侧操作口旁边，留出可临射装货空间，当飞船在发射前竖直状态时，总装工人就可以在发射塔架上实现冷链设备的快速移动和拓展货格货物的安装。该方案已在本次天舟八号发射场实现成功运用。

为了更好利用这个临射拓展货格的空间，七院七部设计师还设计了全新的货物装载接口，七院七部副主任设计师李鹏告诉封面新闻记者：“我们新设计了4个规格货包，提升了0.3个立方米的临射装载空间，实现了在保证力学性能和待发段操作性的基础上，对货物类型的更全适应。”

同时，为实现无感化的在轨货物管理，减少航天员的在轨操作，七院七部承研的空间站物资管理分系统还上行了物资管理3.0软硬件产品。“上行这套新系统之后，就能解放航天员的双手，还能提高空间站数万件物资‘在哪里’‘有多少’的精准管理准确性。为了适应这一新的技术改进，我们还将所有货物标识主动升级为可以被在轨智能门禁识别的带有RFID芯片的货物标签。”七院七部主任设计师徐战向封面新闻记者解释道。

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新“格局”：精心装载设计 装好不同物资

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不同的高校、研究所开展不同的实验，必然导致上行的物资种类、数量都有巨大变化。如何更好地利用货包和冷链接口实现这么多不同种类和不同要求的科学实验物资的上行？如何兼顾航天员在轨取用的顺序要求和工效学要求？如何让科研团队他们更好理解设计重点？这都是摆在七部货运保障分系统设计师面前的难题。

“事实上，货物上行时我们最需要和科学家们明确的就是：每个实验要上行什么物资？这些物资都有哪些力、热需求甚至是生物需求？哪些实验是一个大类，最好将物资放在一起？科学家们希望航天员在轨怎么取，又希望怎么下行？”七院七部货包装载总体设计师告诉记者。

比如，本次利用扩展货格空间上行的就有常见的空间技术实验物资。上行时怎么确保这些物资能够经受发射的力学冲击？怎么确保它们能够在数小时的飞行器飞行过程和更长时间的在轨过程中能够始终满足上行需求？怎么确保航天员在轨取出相关物资装置时不会产生在轨多余物？都需要设计师利用自己的项目研制经验和科学家反复沟通、确认，不断完善空间技术实验的前置条件。 经过不断迭代设计，七院七部设计师设计了这些重要物资的专属“头等舱”，并通过了相关力、热、工效学试验验证。

货包装载设计完成后，整舱的布局与配平工作同样需要在此基础上开展，如何既能保证飞行器的质心，又能满足货物取用顺序，同时将各大系统的货物尽可能地放在一起，是七部设计师不断迭代更新布局配平设计工作的目标和准则。经过精心细致的工作，天舟八号的上行质心和配平结果再次很好地控制在目标值以内，且相关布局得到各大系统认可。

航天科技七院七部天舟八号货运保障分系统设计人员在发射塔下留影。（受访者供图）

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新“挑战”：突遇台风天灾 坚持试验保质量

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9月初，如往常一样开始文昌发射场试验的七部货运保障分系统队伍，并未想到会遭遇前所未有的超强台风“摩羯”。

在完成总装第一阶段工作后，被副热带高压、南亚高压、大陆高压共同催生出的恐怖台风“摩羯”，以17级强度从文昌登陆，横扫整个城市，摧折树木、房屋和一切阻碍它的事物。

面对停水、停电、停网的艰难情境，整个货运飞船发射场试验队仍全力保障飞行器的安全和任务进度。试验队员们苦中作乐，道路损坏不能坐车，就步行到总装厂房；水管破坏无法洗澡，就想办法用湿毛巾擦拭身体；酒店没电难以休息，正好在厂房里好好检查产品和文件的技术状态……天灾没有浇灭团队保成功的决心，反而更加激发了大家的斗志，设计师们仍然加班加点为后续的试验做准备。这些准备没有白费，设计师队伍很快完成了新一轮的布局配平和信息采集校验工作，为发射场后续工作做好了坚强的保障。

七院七部设计师告诉封面新闻记者：“我们从来没有经历过台风，也没想到台风的破坏力这么大。但是在发射场这个特殊的地方，我们依靠的是对航天事业的热爱、依靠的是团结一致的信心和决心、依靠的是不顾一切艰难险阻的努力奋斗，这样的成功极具一种人定胜天的浪漫感。”