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天舟五號

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類 型 ：貨運飛船 研製單位 ：中國空間技術研究院 運載火箭 ：長征七號遙六運載火箭

天舟五號（Tianzhou-5），是中國空間技術研究院抓總設計研製的天舟系列貨運飛船第五艘。

天舟五號是全密封貨運飛船，重約13.5噸，總長10.6米，艙體最大直徑3.35米，太陽電池翼展開後的最大寬度近15米。飛船採用貨物艙和推進艙兩艙設計，貨物艙用於運輸各類物資，推進艙提供能源和動力。同時，飛船新增貨物保障、推進劑補加、繞飛交會對接、手控遙操作、組合體姿軌控制支撐功能。天舟五號裝載了神舟十五號3名航天員6個月的在軌駐留消耗品、推進劑、應用實（試）驗裝置等物資。

北京時間2022年11月12日10時03分，天舟五號貨運飛船由長征七號遙六運載火箭在中國文昌航天發射場發射升空，並進入預定軌道。北京時間2022年11月12日12時10分，天舟五號貨運飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接，中國航天員首次在空間站迎接貨運飛船來訪[9]。2023年5月5日15時26分，天舟五號順利撤離空間站組合體。後續，天舟五號貨運飛船將在神舟十五號載人飛船撤離空間站組合體後，繞飛並對接於空間站節點艙前向端口。6月6日3時10分，天舟五號貨運飛船完成與空間站組合體再次交會對接。[43]9月12日9時13分，圓滿完成既定任務的天舟五號貨運飛船已受控再入大氣層。

研製歷程

歷史背景

進入21世紀，世界上已有的空間貨運飛船主要包括俄羅斯的「進步號」系列貨運飛船、歐洲的自動轉移飛行器（Automated Transfer Vehicle，ATV）、日本的軌道轉移飛行器（H-II Transfer Vehicle，HTV，有密封和半開放兩種型譜）、美國的「天鵝座」（Cygnus）貨運飛船和「龍」（Dragon）貨運飛船。

在中國空間站工程建設階段，中國需要研製、發射由多個艙段構成的空間站和為之提供發射運輸服務的運載火箭、載人飛船、貨運飛船，以及建造相應的地面支持系統，建成完整配套的空間站工程大系統。空間站建造完成後，進入運營和管理階段。該階段的主要任務是：開展長期、持續的載人航天活動和空間科學研究、空間應用、技術試驗等活動，充分發揮空間站應用效益；根據空間科學研究、空間應用和國際合作的需要，進行空間站擴展和載荷更換；對空間站進行維護維修和評估，延長使用壽命。

對中國空間站而言，貨運飛船補給任務周期被定為空間站任務周期，需要對其進行規劃，因為它的貨運能力直接影響空間站的運營成本和壽命。為此，中國在2010年前後，開展了貨運飛船技術論證，對中國國外幾種成功的貨運飛船的總體設計進行深入分析，從中吸取經驗，並找出共性的設計問題作為參考和借鑑[15]。

天舟貨運飛船是中國載人空間站工程的重要組成部分，在充分繼承天宮一號目標飛行器和載人飛船技術的基礎上研製，主要任務是為空間站（空間實驗室）補加推進劑和運輸貨物，並將空間站廢棄物帶回大氣層燒毀。天舟貨運飛船採用型譜化方案，設計了全密封貨物艙、半密封貨物艙、全開放貨物艙和推進艙四個模塊，形成全密封、半密封和全開放貨運飛船3種型譜，滿足空間站不同貨物運輸需求。

研製進程

前期研製

2011年，航天科技集團五院就開始着手進行貨運飛船的立項論證工作，確立了貨物艙和推進艙兩艙構型總體技術方案，並將天舟一號作為中國首艘試驗性貨運飛船，以驗證飛船平台設計本身的合理性。

2012年7月，天舟貨運飛船系統進入初樣研製工作。在歷經兩年的研製試驗中，按照初樣研製技術流程，完成了電性船、結構熱控船、初樣船研製和半密封貨物艙結構生產，通過了各項測試和試驗考核，確定了正樣技術狀態，完成了正樣艙體結構投產和正樣準備工作。

2014年8月27日，天舟貨運飛船轉正樣評審會認為，貨運飛船完成了初樣技術流程規定的工作項目，經試驗驗證，初樣設計合理，功能和性能滿足工程總體要求，初樣研製過程技術狀態受控，符合工程總體、集團公司對初樣轉正樣的要求，具備轉入正樣研製階段條件。後續將按照工程任務研製管理程序，在工程總體批覆後正式轉入正樣階段。

2015年9月7日，中國載人航天工程網公布，中國航天貨運飛船系統主要任務是研製「天舟」號貨運飛船。天舟貨運飛船負責為空間站（或空間實驗室）運輸補給物資和載荷、補加推進劑、在軌存儲和下行廢棄物資，任務結束後受控隕落於預定區域。天舟貨運飛船研製：

總體單位：中國空間技術研究院

總指揮：馮永

總設計師：白明生

2017年1月12日，中國航天科技集團公司及所屬中國空間技術研究院在北京聯合組織召開了天舟一號貨運飛船出廠評審會，一致同意通過天舟一號出廠評審。天舟一號貨運飛船為全密封貨運飛船，起飛質量13噸，物資運輸能力6噸，採用兩艙構型。

2017年4月20日，天舟一號成功發射並進入預定軌道；於2017年4月22日與天宮二號完成首次對接。

2021年5月至2022年5月，中國先後發射天舟二號、天舟三號和天舟四號貨運飛船入軌，並與中國空間站交會對接。

後續研製

天舟五號飛船是世界現役貨物運輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運飛船。在天舟三號和天舟四號的基礎上，天舟五號進行了多項改進，進一步提升了載貨能力，其貨物裝載密度已達300千克/立方米。天舟一號時只帶了4噸多一點的貨，到天舟五號時載貨已超過5噸。天舟五號貨運飛船的載貨比已經達到0.51以上，是而今世界上載貨比最高、運輸效率最好的貨運飛船。中國空間站建成後形成「三艙三船」構型，其中的「三船」包括：天舟五號貨運飛船、神舟十四號、神舟十五號載人飛船。

2022年6月4日，在神舟十四號載人飛行任務新聞發布會上，中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強介紹，在軌駐留期間，神舟十四號乘組三名航天員將迎來空間站兩個實驗艙以及天舟五號貨運飛船、神舟十五號載人飛船的來訪對。

2022年8月8日，中國載人航天工程網公布天舟五號貨運飛船飛行任務標。

2022年8月12日，中國載人航天工程辦公室正式發布包括天舟五號在內的後續三次飛行任務標識。

8月12日，中國載人航天工程辦公室正式發布後續三次飛行任務標識，分別是「夢天實驗艙、天舟五號貨運飛船、神舟十五號載人飛船」。9月18日，中國空間站工程還有3次重大發射任務公布，其中有：天舟五號貨運飛船將發射，運送更多「太空物資」。

2022年10月11日，執行天舟五號飛行任務的長征七號遙六運載火箭安全運抵文昌航天發射場。

2022年11月9日，天舟五號貨運飛船與長征七號遙六運載火箭組合體垂直轉運至發射區。11月10日，天舟五號貨運飛船任務組織了發射前系統間全區合練。天舟五號貨運飛船各系統已做好發射前準備工作。

2022年11月，由航天科技集團五院529廠承擔的天舟五號燃料電池搭載載荷項目順利完成了在軌實驗任務。

系統組成

飛船系統

天舟五號飛船作為與天舟三號、天舟四號同批次生產的貨運飛船，總體設計和基本結構相同。與第一批次生產的天舟一號和天舟二號飛船相比較，新一批次的貨運飛船在充分繼承天舟二號貨運飛船研製和飛行成果基礎上，整體開展了系統優化設計，簡化了平台配置，提高了運輸效率，元器件也更加自主可控。最明顯的是在貨物裝載方面進行了持續優化和改進，裝載密度更大，貨物在發射場安裝的效率更高，裝載的貨包數量比天舟二號增加了25%。

天舟五號貨運飛船重約13.5噸，總長10.6米，艙體最大直徑3.35米，太陽電池翼展開後的最大寬度近15米。飛船採用貨物艙和推進艙兩艙設計，貨物艙用於運輸各類物資，推進艙提供能源和動力。同時，飛船新增貨物保障、推進劑補加、繞飛交會對接、手控遙操作、組合體姿軌控制支撐功能。

天舟系列貨運船由貨物艙和推進艙組成，其中貨物艙安裝貨物、設備，推進艙為貨運飛船提供電力能源、推進控制動力並裝載推進劑，是截至2022年為止中國發射的體積最大、質量最大的航天器。該貨運飛船包括13個分系統：結構與機構分系統、制導導航與控制分系統、測控通信分系統、數據管理分系統、電源分系統、儀表與照明分系統、推進分系統、對接機構分系統、熱控分系統、環境控制分系統、貨運保障分系統、空間技術試驗分系統和總體電路分系統。

結構布置

天舟系列貨運飛船採用型譜化方案，設計了全密封貨倉、半密封貨物艙、全開放貨物艙和推進艙4個模塊，可形成全密封、半密封和全開放貨運飛船三種型譜，能滿足空間站不同貨物的運輸需求。採用模塊化設計可提高貨運飛船的任務適應能力，便於任務拓展，使空間站建造類似於「搭積木」。由於模塊間技術和產品可實現共享和通用，從而降低了研製成本，縮短了研製周期，能通過有限的飛行試驗快速提高平台可靠性。

天舟五號是中國空間站建造完成階段的最後一艘執行應用性運輸任務的貨運飛船，也是空間站三艙建成形成「T」字基本構型之後的首發貨運飛船。根據任務要求，天舟五號採用貨物艙全密封狀態。

貨物艙

天舟飛船的貨物艙由前錐段、柱段和後錐段組成。前錐段主要安裝主動對接機構、交會對接設備和補加設備，用於支持與目標飛行器的交會對接和推進劑補加。柱段根據物資運送需求，有密封和非密封兩種結構，可運送大型暴露載荷及設備，如在空間站在軌釋放的衛星。柱段艙外可安裝空間碎片防護板、推進劑補加管路及貨物，內部安裝照明燈和環控生保設備。後錐段安裝有一些平台電子設備。全密封貨物艙柱段長4米，上行貨物裝載空間大於21立方米；半密封貨物艙柱段分兩個部分，前半部分與前錐段形成密封貨艙，上行貨物裝載空間大於11立方米，後半部分為開放式的貨盤，用於放置小型的暴露載荷柔性太陽電池翼。

推進艙

推進艙是非密封的柱狀構型，安裝有電源系統、推進補加系統、測控與通信系統、主承力模塊等重要平台設備。艙外安裝兩個半剛性太陽電池翼和一個中繼天線。艙底中心安裝了4個490牛軌控發動機、4個150牛正推發動機、4個平移機組。

火箭系統

長征七號運載火箭作為天舟五號飛船的載具，是中國載人航天工程為滿足中國空間站工程發射貨運飛船而研製的新一代中型運載火箭，火箭全長53米，採用「二級半」構型，芯一級、芯二級直徑3.35米，4個助推器直徑2.25米，採用液氧、煤油等無毒無污染燃料作為推進劑，火箭起飛質量約597噸，近地軌道（LEO）運載能力為14噸，700千米太陽同步軌道運載能力約5.5噸。

長征七號火箭，作為中國新一代中型運載火箭，自首飛以來已經執行4次天舟系列貨運飛船發射任務。長征七號火箭是中國第一型「數字火箭」，採用全數字化手段研製，使用了無毒無污染的液氧煤油推進劑，更加科學環保，還能防風防水防鹽霧。

長征七號遙六運載火箭為發射天舟五號進行了10項技術改進，總體技術狀態趨於穩定，測發周期也由最初的42天逐步縮減到27天，還重點通過並行或合併測試項目、優化使用維護條件、簡化操作複雜的項目等，不斷提高測試發射效率。