天舟五號

天舟五號（英文：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、套用實（試）驗裝置等物資。

台北時間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。台北時間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。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連線埠。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。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。

基本介紹

• 中文名：天舟五號
• 外文名：Tianzhou 5 
• 類型：貨運飛船
• 發射時間：2022年11月12日10時03分
• 研製國家：中國
• 研製單位：中國空間技術研究院
• 總設計師：白明生
• 運載火箭：長征七號遙六運載火箭
• 發射場：中國文昌航天發射場

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。

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。

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。

中國空間站規劃

研製進程

前期研製

2011年，航天科技集團五院就開始著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式，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，整體開展了系統最佳化設計，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最佳化和改進，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、質量最大的太空飛行器。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個模組，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。採用模組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”。由於模組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套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。

天舟五號貨運飛船

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、主承力模組等重要平台設備。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。

天舟五號貨運飛船

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”，採用全數位化手段研製，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、最佳化使用維護條件、簡化操作複雜的項目等，不斷提高測試發射效率。

設計參數

天舟五號飛船與空間站對接

飛行歷程

台北時間2022年11月12日10時03分，搭載天舟五號貨運飛船的長征七號遙六運載火箭，在中國文昌航天發射場點火發射，天舟五號貨運飛船與火箭成功分離並進入預定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作，發射取得成功。

台北時間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。原來天舟二號到天舟四號貨運飛船執行飛行任務，需要經歷6次變軌，然後到達離空間站大概50千米左右的瞄準點，隨後要逐漸逼近，不斷地確認位置關係，調整飛船的姿態和速度，最終追上目標飛行器完成對接。而上述過程，天舟五號貨運飛船隻經過2次變軌便完成，首次實現了兩小時自主快速交會對接，創造了世界紀錄。

台北時間2022年11月13日14時18分，神舟十四號航天員乘組成功開啟天舟五號貨物艙艙門，在完成環境檢測等準備工作後，於15時03分順利進入天舟五號貨運飛船。後續，航天員乘組按計畫開展貨物轉運等相關工作。

根據飛行任務規劃，天舟五號飛船實施主動離軌受控隕落。即在飛行任務結束後，天舟五號由地面飛控工作人員決策，實施主動離軌，通過降軌控制，受控地墜落於南太平洋指定區域。中國太空飛行器採用主動離軌方式，受控落到預定區域。既能避免自身成為太空垃圾，又可避開離軌過程中的不可控因素，防止對地面人身財產造成威脅。

2022年12月18日，天舟五號貨運飛船成功釋放“澳門學生科普衛星一號”。

2023年5月5日15時26分，天舟五號貨運飛船順利撤離空間站組合體，轉入獨立飛行階段。

2023年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。

2023年9月11日16時46分，已完成全部既定任務的天舟五號貨運飛船，順利撤離空間站組合體，轉入獨立飛行。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。貨運飛船絕大部分器部件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域。

天舟五號貨運飛船飛行任務

任務載荷

天舟五號貨運飛船攜載上行物資約6.7噸，裝載了航天員系統、空間站系統、空間套用領域的貨物以及實驗載荷超過5.2噸，攜帶補加推進劑1.4噸，將為神舟十五號飛行乘組3人6個月在軌駐留、空間站組裝建造和空間套用領域提供物資保障。還搭載“澳門學生科普衛星一號”小微衛星、宇航用氫氧燃料電池、空間寬能譜高能粒子探測載荷等試驗項目，未來也將陸續開展在軌科學試（實）驗。該批載荷將在空間失重環境下開展科學實驗，對一些前沿航天關鍵技術進行驗證。

此外，天舟五號貨運飛船還搭載了植物種子，用於開展航天育種實驗。種子主要包括水稻、小麥、玉米等主糧作物和少量林木種子。後續，這些種子將通過載人飛船返回地面，經過地面培育後投入市場。

天舟五號貨運飛船上搭載的由航天科技集團五院自主研發的燃料電池發電系統載荷，計畫開展中國首次燃料電池空間在軌試驗，為後續宇航燃料電池套用設計提供理論指導和數據支撐，推動宇航燃料電池工程套用發展，為中國載人探月任務推進提供支持。

2022年11月12日，空間站雙光子顯微鏡搭乘天舟五號貨運飛船成功運抵中國空間站，成為世界首台進入太空的雙光子顯微鏡。

天舟五號貨運飛船

技術創新

快速對接

天舟五號貨運飛船採用2小時快速交會對接模式，對接於天和核心艙的後向對接口，從最初的幾十小時，到6.5小時，再到如今2小時，越來越快的速度、越來越準的精度、越來越穩的力度，彰顯著對接機構優越。作為空間站建造的關鍵核心產品，對接機構是實現空間站各個艙段間在軌連線、組合運行的重要系統。自2011年對接機構首次成就“太空之吻”以來，至此已有21套對接機構在軌完成了25次成功。但每一次“太空之吻”並不是簡單的複製，隨著空間站構型的不斷改變，空間站組合體的體量也在不斷變化。從“一”字構型、“L”構型、“T”構型，多構型帶來的全新狀態也是對接機構必須面臨的全新考驗。

此次天舟五號的對接目標達到80噸量級，是空間站建造以來對接機構迎來的最大噸位，作為一款為空間站而生的2.0版對接機構，在設計階段就充分考慮到空間站建造需要具備的8~180噸各種噸位、各種方式的對接能力。研製方對天舟五號對接機構開展了數十次與80噸對接目標的捕獲緩衝試驗，驗證了產品的可靠性，確保對得準、鎖得緊。

與天舟貨運飛船原來的交會對接相比，天舟五號飛船主要從兩方面進行了方案的調整，而實現了時間的進一步縮短。一是最佳化了交會對接的控制制導策略，遠距離導引過程飛行時間由多圈次壓縮為不到一圈，將多次軌道機動壓縮為了兩次綜合軌道機動，該部分用時由原來的約4個多小時減少到約1個小時。二是在近距離自主控制段，減少了多個用以確認飛船狀態的停泊點，類似動車組減少經停車站數量一樣，加快了接近速度。如此，該方面的時長由2個多小時縮短為約40分鐘。天舟五號貨運飛船示意圖

補推進劑

中國空間站長期在軌運行需要推進劑補加，天舟貨運飛船聯合空間站採用“增壓氣體回用＋推進劑恆壓擠壓”技術方案。貨運飛船完成與被補加飛行器的推進劑管路對接與密封，由被補加飛行器壓氣機將貯箱氣腔內增壓氣體回抽至氣瓶，降低貯箱背壓，以具備接收推進劑條件，貨運飛船再以恆壓方式將推進劑輸送至被補加飛行器膜盒貯箱，並吹除連線管路推進劑和脫開連線管路，完成推進劑補加。

多項創新

中繼終端

天舟五號貨運飛船在進入太空後，中繼終端在第一時間開機並與天鏈中繼衛星實現“太空握手”，建立星間鏈路，從而搭建了從天舟五號到中繼衛星再到地面的“太空天路”。通過這條太空天路，為天舟五號裝上了“千里眼”和“順風耳”，地面可以通過太空天路看到距離地球400千米外的景象，並且實現信息的相互傳遞。

天線網路

天舟五號以天基測控為主實施在軌飛行控制，天線網路作為“神經中樞”，主要完成飛船測控指令信號的上傳和下達，天舟五號貨運飛船執行對接等在軌任務，需要確保各項操作指令實時準確，“神經中樞”的高可靠性將成為該任務的重要保障之一。

空間燃料電池

天舟五號貨運飛船，搭載了燃料電池發電系統載荷，計畫開展中國首次燃料電池空間在軌試驗。基於燃料電池的再生能源系統是而今最輕的高能可充電池比能量的數倍，可以滿足未來載人探月任務能源系統需求。

綜合顯示單元

天舟五號針對貨運飛船任務要求，其綜合顯示單元產品上首次套用了新型高性能處理器平台，採用多項關鍵技術。其中處理器抗輻照加固技術和觸控螢幕抗輻照技術，在有輻照環境的一些特殊工業領域中，存在有價值的技術套用前景。

照明設備保障

在貨運飛船與空間站交會對接，以及航天員進入貨運飛船艙內工作的過程中，都需要良好的照明環境。天舟五號貨運飛船裝備了包括艙內照明、艙外泛光照明、緊急燈光指示等多種照明產品。為了滿足空間複雜惡劣環境要求，貨運飛船交會對接設備採用先進的固態照明光源，並針對空間環境進行了專項加固，實現了遠距離透光照明。

文化特色

中國載人航天工程網公布天舟五號貨運飛船飛行任務標。

總體評價

天舟五號貨運飛船入軌後順利完成狀態設定，採取自主快速交會對接模式，成功對接於空間站天和核心艙後向連線埠。在飛行任務中，首次實現了兩小時自主快速交會對接，創造了世界紀錄。兩小時的快速交會對接對於中國空間站的長期在軌運營有著非常現實的意義，可以極大提高中國的太空緊急救援能力，將大大縮短運輸時間，使運輸特殊鮮活試驗品成為可能。如果將該技術套用於神舟載人飛船，將大大減少航天員赴空間站的飛行時間，儘快進入空間站。該技術突破對於提升中國空間交會對接水平、提升空間站任務應急物資補給能力具有重要意義。

天舟五號貨運飛船是中國空間站三艙建成後的首個來訪飛行器，首次與“T”字構型組合體（含徑向停靠載人飛船）實施對接，對接目標達80噸量級，這也是中國首次在空間站有人駐留情況下實施貨運飛船交會對接，具備故障情況下手控遙操作交會對接任務備份能力，提高了近距離交會過程可靠性。為中國後續實施更快速的載人交會對接進行技術驗證，鞏固了中國在空間交會對接領域的先進地位。（中國載人航天網、中國航天科技集團有限公司、上海航天 評）

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