7月15日5时34分，天舟九号货运飞船在长征七号运载火箭托举下，在中国文昌航天发射场成功发射。

天舟系列货运飞船除了是“太空快递小哥”，还肩负有什么特殊的任务？为何在完成任务后要通过受控再入大气层烧毁的方式进行处置，而不是留在太空继续发挥作用？

7月15日，华商报大风新闻记者采访了西北工业大学载人航天工业设计专家苟秉宸教授。

受控再入大气层烧毁，这是“天舟”的宿命

据了解，天舟系列货运飞船在完成任务后，均是通过受控再入大气层烧毁的方式来处置。为何一定要这样做呢？

苟秉宸教授说，这跟它的设计定位有关系。按计划可控再入大气层烧毁，是天舟系列货运飞船的宿命。货运飞船的使命主要是转运物资，上行的是可用物资，下行的是垃圾，但这个垃圾不用回收，在大气层中直接就烧毁了。

空间站是太空中一个密闭的航天器，垃圾多了，肯定会有味道。在太空中要把它压缩、脱水，存储。这些垃圾可不是想扔就能扔的，要赶在货运飞船脱离的时候把它带走。现在天舟货运飞船的发射频次是两年三次，相当于垃圾要堆放七八个月，在货运飞船脱离时才能把垃圾带走。

未来的货运飞船将会有好几款同时使用。现役的货运飞船是下行带垃圾然后在大气层烧毁，属于不可回收的；还有一种货运飞船可以把空间站实验中相对轻便的样件、数据和物品带回来，这是属于可回收的。可回收飞船成本高，技术难度也更大。大家熟悉的神舟载人飞船就是可回收飞船，可以把航天员安全带回地面。新一代的货运飞船可以把物资带回来，技术路线和嫦娥五号、嫦娥六号带回月壤的任务类似，但载货量要大很多。新型货运飞船在研制之中，产品定位和技术特点有明显不同。

“天舟”在空间站的使命之一就是堆放垃圾

苟秉宸教授介绍，现在的天宫空间站常驻三名航天员。这要是在地面上，把门关起来，估计两天的吃喝拉撒垃圾桶就满了。在太空失重环境下，微生物繁殖速度比在地球上要快，也就是说垃圾发臭的速度比地面更快，必须要及时处理。为了不滋生细菌，对垃圾的处理中需要进行脱水和压缩，生活垃圾和粪便都要这样处理，便于长期存放。空间站里有专用设备针对湿垃圾尤其是粪便来脱水。“太空里水非常珍贵，再生水可以循环利用。可以满足太空实验、太空养殖、太空农业的用水需求。通过尿液提纯杀菌的水纯度很高，可以放心饮用，但老百姓的心里不一定能过得了这个坎。”

货运飞船和空间站成功对接后，并不是马上就返回。一般要在空间站停留七八个月，这段时间它的使命之一就是堆放垃圾。这是因为不仅空间站的舱内空间有限，每天处理好的生活垃圾需要堆放在这里，航天员在太空拆“快递”产生的垃圾也得及时处理。货运包的体积不小，航天员取出其中的物资后，阻燃布、包装箱和打包带等都是垃圾，货运飞船是天然储藏室。垃圾放满了，货运飞船的寿命也快要到了，下一艘货运飞船也该送货换班了。在下一艘货运飞船发射前，满载垃圾的货运飞船会及时脱离空间站，把对接口相当于“太空停车位”让出来，按计划脱离空间站核心舱返回地球，再入大气层后烧毁，形成一个任务闭环。

未来的货运飞船有可能在“肚皮”上开门

天舟系列货运飞船有全密封型、半密封型、全开放型，具体有什么区别？

苟秉宸教授介绍，所谓全密封，就是所有物资都密封在货运飞船里面，物品的进出必须要经过飞船对接口。半密封，是指从飞船外部也可以打开舱门转运物品，不一定都要经过对接口。

半密封型货运飞船正在研制，尚未启用。一些大物件无法通过飞船的对接口，这时候在圆柱形货运飞船的“肚皮”上开设舱门，通过空间站舱外的机械臂抓取就可以方便取用。这就相当于美国当年的航天飞机的开放式货舱，但技术难度小，成本也很低。往空间站运送的大件物品多为舱外实验设备和需要维修更换的备件。空间站设计寿命是十年，但通过不断的维修养护使用二十年也没问题。

全开放型货运飞船不考虑舱体密封，完成大件货物固定，不需要安装舱门，节省重量。货运飞船发射时本身就放在火箭整流罩里面，只要进入太空就没有大气阻力了，不用再考虑空气动力的问题，之所以有些入轨的航天器可以外观奇特，就是这个原因。

以空间站的太阳翼为例，柔性太阳翼容易受到太空垃圾和高能微颗粒的损伤，航天员可以出舱维修，实在修不了或者到达使用寿命就需要换新，就得通过开放式货运飞船送上去。太阳翼本身就安装在空间站舱外，没有必要再入舱再出舱，直接通过舱外开放抓取完成安装，也避免了对接口通道尺寸受限。

航天员“苹果自由”背后，是国家强大的实力

苟秉宸教授介绍，天舟货运飞船是从天宫二号完成试验，在空间站时代正式启用的。从神舟十二号开始通过货运飞船给空间站运送物资，从早期的一年两次，到现在的两年三次，很重要的原因就是中间做过一次设计提升，天舟的运力增加了500公斤。“这500公斤非常有意义，我们给航天员可以运送更多的太空水果之王——苹果，而且是来自陕西的延安苹果。中国航天员在外太空率先实现了苹果自由。现在航天员可以吃到很多中国美食和新鲜水果，都跟天舟货运飞船密切相关。可以说，航天员的太空生活过得好不好，很重要的保障就是天舟货运飞船。全世界的航天员中，在外太空生活水平最高的是我们中国航天员，这也是国家发展强大的一个体现。中国是美食大国，航天员在外太空好吃好喝，美食比国外航天员要丰富得多。”

“但做到这一点并不容易！中国航天的一个名场面就是神十二航天员汤洪波在空间站核心舱里面直播吃苹果，吃得很香很干净，为啥呢？苹果少嘛，太珍贵了。航天员刚开始是两三天能吃一个，后来可能是一周一个，再后来是一个月一个，再往后就是抽屉拉开闻一闻味道就关上了，舍不得吃。因为当时中国航天还保障不了苹果自由，按照以前传统的说法，发射一个苹果的成本相当于和苹果等重的黄金。当然这是传统上的一个经验值，从尤里·加加林的首次载人航天飞行到现在已经六七十年了，今天的航天发射成本已经降低了很多。而我国的航天发射成本远低于国外平均水平。大家熟知的美国太空探索技术公司，马斯克使用可回收火箭发射货运龙飞船，还有NASA的天鹅座飞船，这些货运飞船发射成本都大为降低。从全世界范围来看，我们中国的发射成本是最低的。一是因为航天技术和制造能力世界领先，二是因为咱们自主研发的人工成本更低。”

“天舟货运飞船，从天舟二号开始小批量生产，第一批是一次做了四个，从天舟二号到天舟五号；第二批是一次做了六个，从天舟六号到天舟十一号。这次发射的天舟九号是第二批飞船中的第四个。一次做六个和每次做一个相比，成本要低得多。中国空间站一期建造工程已经完成，算是基础建设基础投入，成本相对固定，神舟飞船每次的发射成本也基本固定，影响日常使用成本的就是货运飞船。为何要把两年四次压缩到两年三次，少一次就可以节省数以亿计的成本。同时，虽然压缩了发射频次，但性能不减，运力还增加了。制造成本也随着小批量生产大幅降低，这些都是非常有利的举措，未来中国空间站运营成本肯定会更低。”

自主交会对接，相当于子弹速度20倍情况下实现太空万里穿针

苟秉宸教授说，这次天舟发射最大的一个看点，就是发射的时机特别好，刚好赶上晨昏线，出现了“太空水母”的奇观，还有非常清楚的北斗七星做陪衬，让人觉得非常美、非常壮观。

“天舟与空间站核心舱采用快速交会对接，由地面指挥遥控对接。本次任务绕地球两圈耗时三个小时就对上了，从这里也可以看出咱们的太空测控技术是相当了得。要知道，空间站和货运飞船都是以第一宇宙速度——即子弹速度的20倍在超高速飞行，在这么快的速度下进行交会对接，在外太空实现万里穿针，其技术难度超乎人们的日常想象。航天和一个国家的国防实力密切相关，你有这样强的交会对接能力，也说明你有高精尖的太空变轨能力，具备了令敌人胆寒的战略打击能力。”

天舟不仅是快递小哥、垃圾回收员，还是空间站的“人力车夫”

天舟飞船除了是“太空快递小哥”、“垃圾回收员”，还有什么特殊使命？

苟秉宸教授介绍，天舟货运飞船运载的货物中，也包括了空间站推进剂。空间站日常轨道维持主要是推力较小的霍尔发动机，使用一种惰性气体产生推力。但是大的变轨比如当马斯克的星链逼近咱们的空间站时就需要紧急避险，需要空间站核心舱自带的大功率液体发动机点火加速抬高轨道，会消耗燃料。但变轨不是经常性任务，航天器在外太空空气阻力很小，基本会以初始速度一直运行，多少会受点空气阻力，时间久了速度慢了轨道就降低了，这时候就需要提高飞行速度来维持轨道高度。具体需要补加多少燃料，和任务有关系。

“国际空间站是没有动力的，主要依靠俄罗斯的进步号货运飞船才能抬高轨道，每次维持轨道需要先发射货运飞船对接然后抬升轨道。中国空间站不仅自身有动力，还可以通过完成对接的天舟货运飞船的动力来实现变轨。也就是说，天舟货运飞船不仅可以给空间站补充推进剂，也可以利用自己的发动机点火后也从核心舱后方推动空间站改变轨道。所以，天舟飞船不光是‘太空快递小哥’，也可以是空间站的‘人力车夫’。从动力设计上就可以看出，我国的航天技术有很大的后发优势。”

华商报大风新闻记者 马虎振（配图据“我们的太空”，苟秉宸教授照片由受访者提供）