天舟七號:研製歷程,歷史背景,研製進程,系統組成,飛船系統,火箭系統,設計參數,飛

天舟七號（英文：Tianzhou-7），是中國航天天舟系列貨運飛船第七艘。

天舟七號貨運飛船與天舟六號是中國同一批次研發製造的飛船，其長度為10.6米、總重13.5噸。整體由兩部分構成，下部為推進艙，上部為貨物艙，載貨量達7.4噸。天舟七號為改進型全密封貨運飛船，是世界現役貨物運輸能力最大、貨運效率最高、在軌支持能力最全的貨運飛船。

台北時間2024年1月17日22時27分，搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭，在中國文昌航天發射場點火發射，約10分鐘後，天舟七號貨運飛船與火箭成功分離並進入預定軌道，之後飛船太陽能帆板順利展開，發射取得圓滿成功。天舟七號貨運飛船入軌後順利完成狀態設定，於台北時間2024年1月18日1時46分，成功對接於空間站天和核心艙後向連線埠。交會對接完成後，天舟七號轉入組合體飛行段。

基本介紹

中文名：天舟七號
外文名：Tianzhou-7
類型：貨運飛船
研製國家：中國
發射時間：2024年1月17日
運載火箭：長征七號遙八運載火箭
研製單位：中國空間技術研究院

研製歷程,歷史背景,研製進程,系統組成,飛船系統,火箭系統,設計參數,飛行歷程,發射對接,在軌運行,任務載荷,搭載物資,試驗物品,技術創新,對接方案,多項突破,通信飛控,文化特色,總體評價,

研製歷程

歷史背景

他國飛船

空間貨運飛船，是世界各航天國家都研製運用的太空飛行器。進入21世紀，世界上已有的空間貨運飛船有俄羅斯進步號飛船，最早是為禮炮-6號空間站運輸物資的，由可以載人的聯盟飛船改造而成，繼承了其三艙式的結構。進步號貨物艙和補加艙一次可運輸約2.3~2.5噸貨物。美國則在太空梭退役多年後才有了SpaceX公司龍（Dragon）飛船，該飛船兩個艙段組成，位於飛船前方的錐形加壓艙用來運輸一般的補給品，位於飛船尾部的非加壓艙，用來運輸安裝在空間站外部、不需要運進空間站加壓環境內的貨物。能力更強一些。其他貨運飛船有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）貨運飛船等。

中國飛船

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、空間套用、技術試驗等活動，充分發揮空間站套用效益；根據空間科學研究、空間套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。

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，參考借鑑。

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組，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。

2022年，中國空間站已全面建成，中國載人航天工程“三步走”發展戰略已從構想成為現實。空間站組合體在軌穩定運行，天舟貨運飛船任務進入正常飛行階段。

天舟七號飛行任務

研製進程

2023年12月21日，執行天舟七號發射任務的長征七號遙八運載火箭已完成出廠前所有研製工作，安全運抵文昌航天發射場。準備發射場區總裝和測試工作。

2024年1月，天舟七號貨運飛船和執行發射任務的長征七號遙八運載火箭已運抵文昌航天發射場，發射場科技人員正在全力備戰。1月12日，“南京號”暨中國青少年科普衛星（八一08星）出征儀式在南京機電職業技術學院舉行。“南京號”八一08星將搭乘天舟七號貨運飛船，擇機發射升空並在軌釋放。據中國載人航天工程辦公室訊息，1月15日，天舟七號貨運飛船與長征七號遙八運載火箭組合體在垂直轉運中，天舟七號貨運飛船與長征七號遙八運載火箭組合體垂直轉運至發射區。文昌航天發射場設施設備狀態良好，後續將按計畫開展發射前的各項功能檢查、聯合測試等工作，計畫於近日擇機實施發射。1月16日，天舟七號貨運飛船長征七號遙八運載火箭組合體已垂直轉運至文昌航天發射場發射區，計畫於近日擇機實施發射。1月17日，據中國載人航天工程辦公室訊息，長征七號遙八運載火箭已完成推進劑加注，瞄準台北時間2024年1月17日22時27分，在中國文昌航天發射場發射天舟七號貨運飛船。

系統組成

飛船系統

總體構型

中國進入空間站套用與發展階段，貨運飛船系統將全密封貨運飛船拓展為標準型（8個貯箱）和改進型（4個貯箱）兩種狀態，根據空間站補加推進劑上行需求選用。

天舟六號開始的新批次貨運飛船為改進型全密封4個貯箱狀態，以天舟五號為基線進行了改進，將原非密封的後錐段更改為密封艙，以擴大密封艙裝載空間，提高密封艙貨物上行能力；取消了一層貯箱，原後錐段艙內設備調整至推進艙。改進後，整船物資裝載能力提高至7.4噸，上行載貨比提高至0.53。貨物艙密封艙裝載空間增加了4.4立方米，裝載能力增加了1.2噸。與空間站對接後，人可以直接進入後錐段密封艙，航天員取貨更加方便。

運力提升

從“天舟六號”開始，“天舟”系列飛船進入新的組批生產階段，安排研製生產了“天舟六號”至“天舟十一號”6艘飛船。該階段，“天舟”飛船進行了系統升級，對貨物艙進行了較大改進，大幅度增強密封艙的貨物運輸能力，給航天員提供的物資將可以支撐更長的時間。相較於此前批次，新批次飛船對密封艙的容積進行加大，運力提高了約500千克，將由此前“天舟五號”的6.9噸提升至約7.4噸。基於運力的提升，空間站任務“天舟”貨運飛船發射密度相應由此前的2次/1年調整為3次/2年。

天舟七號貨運飛船與天舟六號是同一批次研發製造的飛船，其長度為10.6米、總重13.5噸。整體由兩部分構成，下部為推進艙，上部為貨物艙，載貨量達7.4噸，是世界上運貨能力最強的貨運飛船之一。原來的貨物艙還有一部分非密封的艙段，該批次已經把非密封段的設備轉移到了推進艙，使密封艙內的運輸的空間就有很大提升。天舟七號貨運能力再次提升，裝載空間增加了約24%，裝載重量提高了約22%，實現3小時高速對接，說明中國航天的自主定軌技術精度更高，姿態軌道控制精度更高，綜合制導技術水平更高，飛控流程更加最佳化。

飛控系統

天舟七號飛船採用3小時交會對接是我國在軌驗證的新的交會對接模式，是飛船制導導航與控制（GNC）系統能力的進一步釋放。由航天科技集團五院502所研製的GNC系統，是飛船的核心分系統之一，是駕駛飛船遨遊太空使命必達的“舵手”。該系統負責了從飛船與火箭分離，到與空間站的交會對接，再到飛船從空間站的撤離和受控再入大氣層的全過程，以及飛船獨自飛行過程中的姿態與軌道控制、帆板控制等動作。

火箭系統

天舟七號飛船採用長征七號運載火箭發射升空。長征七號運載火箭是中國首個全三維設計、製造液體運載火箭。研製過程中，由於設計、工藝和生產準備的工作量巨大，火箭初試樣設計階段採用三維並行協同研製IPD技術，實現設計手段及研製管理的創新，實現全三維結構設計與製造。長征七號運載火箭的研製歷時8年。作為中國第一枚數位化火箭，也是首枚在海南文昌航天發射場發射的火箭，長征七號運載火箭在新一代運載火箭的創新之路上跨出了一大步，肩負了技術進步的歷史重任。長征七號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，其前身是長征二號F運載火箭，綜合利用了長征二號的成熟技術與長征五號的新技術，具有更強的環境適應性和可靠性。該火箭芯一級和助推級使用的YF-100液氧煤油發動機是長征五號同款，不僅具有更強的安全性，運載能力也大大提升。

長征七號遙八運載火箭執行天舟七號發射任務，該火箭採用液氧煤油發動機，有更高的運載能力和更好的環保性能，被稱為中國航天的“新翅膀”。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，起飛推力727噸。近地軌道（LEO）運載能力約為13.5噸，700千米太陽同步軌道運載能力約5.5噸。

長征七號運載火箭2016年搭載遠征一號甲上面級首飛成功，將7個有效載荷送入預定軌道；長征七號運載火箭的主要用途是向空間站運輸各類物資，其中既包括航天員在太空生存的生活物資，比如飲用水、太空食品、艙外航天服等；也包括空間站運行維護所需物資，比如太陽能電池翼、設備備件等；還可以向空間站實施推進劑在軌補加，為空間站補充推進劑。所以長征七號運載火箭也有空間站“貨運專列”的稱號。

長征七號運載火箭通過疊代制導控制，二子級火箭將能根據實際情況隨時修正航向，將天舟貨運飛船送到設定位置。長征七號遙八運載火箭該次任務可靠性提高為0.9871，是中國高可靠運載火箭之一。火箭各系統綜合性能不斷提升，測發周期也由早期的38天縮短到目前的25天，發射場工作流程進一步最佳化。

設計參數

天舟七號參考數據

基本參數
飛船總長	10.6米
艙段直徑	3.35米
飛船總重	13.5噸
太陽電池翼展開最大寬度	~15米
貨物艙上行載荷	7.4噸（5.2噸物資、1.4噸補加推進劑等）
有效裝載容積	22.5立方米

飛行歷程

發射對接

台北時間2024年1月17日22時27分，搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭，在中國文昌航天發射場點火發射，約10分鐘後，天舟七號貨運飛船與火箭成功分離並進入預定軌道，之後飛船太陽能帆板順利展開，發射取得圓滿成功。天舟七號貨運飛船裝載了航天員在軌駐留消耗品、推進劑、套用實（試）驗裝置等物資，並為神舟十七號航天員乘組送去龍年春節的“年貨”。這次任務是中國載人航天工程進入空間站套用與發展階段後的第4次發射任務，是工程立項實施以來的第31次發射任務，也是長征系列運載火箭的第507次飛行。

在軌運行

天舟七號貨運飛船入軌後順利完成狀態設定，於台北時間2024年1月18日01時46分，成功對接於空間站天和核心艙後向連線埠。交會對接完成後，天舟七號將轉入組合體飛行段。

長征七號遙八運載火箭發射

任務載荷

搭載物資

天舟七號貨運飛船主要任務為空間站補給物資，支持在軌科學實驗。同時將承擔整個組合體的姿態和軌道控制工作，並為廢棄物的下行銷毀提供支持。天舟七號裝載了航天員在軌駐留消耗品、推進劑、套用實（試）驗裝置等物資，並為神舟十七號航天員乘組送去龍年春節的“年貨”。天舟七號運送的物資種類主要包括航天員的生活物資、環控生保物資等，該次所攜帶的水果比上次多了30千克，此外還搭載了多項載荷，用於開展科學實驗和驗證。空間站在太空中飛行需要調整飛行姿態會消耗燃料。所以天舟七號除了給航天員運送物資之外，還要給空間站補加推進劑。該次天舟七號攜帶1750千克的推進劑，其中700千克用於補加給空間站。

試驗物品

天舟七號任務上行16個標準貨包、1套細胞上行生保支持裝置、1套4℃上行微流控晶片，總計上行產品61件。物資上行後將轉運至空間站，陸續在實驗設施內開展空間生命科學、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒科學等總計33項科學實驗，實驗物資承研涉及院內外18家單位。

在空間生命科學與生物技術領域，將利用問天艙生物技術實驗櫃開展微重力環境下Cx43和S1P信號途徑對骨組織細胞的調節作用和機制研究、空間微重力條件影響人骨細胞定向分化的分子靶點及其表觀遺傳學特徵研究兩項科學實驗；利用夢天艙空間輻射生物學暴露實驗裝置開展空間暴露環境下生命分子的光化學行為研究、極端環境微生物對空間暴露環境的耐受性及其機制研究兩項科學實驗；利用問天艙生命生態實驗櫃及夢天艙空間輻射生物學暴露實驗裝置開展厭氧古菌空間輻射損傷與適應性研究。

在微重力流體物理與燃燒科學領域，將利用問天艙變重力科學實驗櫃開展變重力推進劑流體輸運與穩定性研究；在空間材料科學領域，將利用天和艙無容器材料實驗櫃開展高性能鐵基磁致伸縮合金材料的物理機制研究等科學實驗。

天舟七號貨運飛船，共向中國空間站送去61件套用物資，總重約473千克，包括空間生命科學、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒科學等33項科學實驗，將支持空間站在軌實驗持續滾動開展。其中的細胞上行生保裝置約1個半微波爐大小，配置了兩個抽屜，分別裝有5個標準單元，每個單元上是兩個培養細胞的細胞室，裝置和單元可根據細胞對生存環境的“個性化”需求，調節溫度、二氧化碳濃度和營養供給等條件，為細胞提供舒適的“旅途”環境。其中一組實驗樣品是骨髓間充質幹細胞，用於研究太空骨質疏鬆現象。研究方期望找出骨髓間充質幹細胞在太空微重力環境中會發生哪些生物信號的改變，找到干預靶點，從而研製針對這些靶點的藥物或干預手段。其對航天員的骨質疏鬆與地面老年人的骨質變化具有相似性。研究人在太空中的骨質變化不僅對保障航天員的在軌健康有重要意義，對地面老年人的骨質疏鬆預防和治療也有重要參考價值。

天舟七號還裝有中國科學院上海矽酸鹽研究所研製的10種塗層與材料，曾成功套用於天舟七號貨運飛船和長征七號運載火箭，研製的2套高溫材料樣品貨包、4個高溫實驗樣品返回袋、2個無容器樣品下行包裝袋及一套視窗蓋鏡片組件。