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來源：互聯網

天舟五號（英文名：Tianzhou-5）是中國第五艘中國貨運飛船，也是第四艘到訪中國空間站的貨運飛船，由中國航天科技集團五院抓總研制，白明生任總設計師。天舟五號由貨物艙和推進艙組成，重約13.2噸，長度10.6米，貨物艙直徑達3.35米，裝載有神舟十五號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，還搭載了“澳門學生科普衛星一號”立方星、空間氫氧燃料電池、空間高能粒子探測載荷等試驗項目。

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，并進入預定軌道，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，標志著中國快速交會對接技術成功完成在軌驗證。2022年11月13日，神舟十四號航天員乘組進入天舟五號；2022年12月18日，天舟五號釋放“澳門學生科普衛星一號”立方星；2023年5月5日，天舟五號撤離空間站組合體，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。2023年9月12日，天舟五號貨運飛船已受控再入大氣層。

2022年11月12日12時10分，天舟五號首次實現兩小時自主快速交會對接，創造了世界紀錄。這一技術突破對于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。

研發歷程

研發背景

1986年，鄧小平批準實施“863”計劃，計劃以載人飛船開始起步，最終建成中國的空間站。1992年，中國載人航天工程正式立項，并確定按照“三步走”的戰略實施。第一步，發射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應用實驗；第二步，突破航天員出艙活動技術、空間飛行器交會對接技術，發射空間實驗室，解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題；第三步，建造空間站，解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。

研發過程

根據中國載人航天“三步走”實施戰略，為了滿足空間站任務需要，中國航天科技集團五院于2011年啟動天舟一號貨運飛船立項論證工作，確立了貨物艙和推進艙兩艙構型總體技術方案，并將天舟一號作為中國首艘試驗性貨運飛船，以驗證飛船平臺設計本身的合理性。

2012年7月，天舟系列貨運飛船進入初樣研制階段。按照初樣研制技術流程，先后完成了電性船、結構熱控船、初樣船研制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，天舟貨運飛船初樣通過考核，轉入正樣研制階段。

2017年4月，天舟一號貨運飛船完成試驗，標志任務成功，突破和掌握推進劑在軌補加技術。2021年5月，天舟二號貨運飛船成功發射。隨著天舟一號和天舟二號任務的圓滿成功，天舟貨運飛船正式進入組批研制模式，天舟三號貨運飛船、天舟四號和天舟五號屬同一組批。

2022年3月30日，天舟五號貨運飛船搭載項目建議書評審會在北京召開。本次評審的10個項目包括澳門學生科普衛星一號、“連理”立方星等5個立方星搭載項目，以及宇航氫氧燃料電池能源系統、腫瘤模型空間3D打印與培養系統等5個試驗項目。

技術特點

結構組成

天舟一號貨運飛船由貨物艙和推進艙組成，貨物艙用于運輸各類物資，推進艙提供能源和動力。天舟貨運飛船采用型譜化方案，設計了滿足不同貨物運輸需求的全密封、半密封、全開放3個貨物艙模塊，與通用推進艙模塊組合形成全密封貨運飛船、半密封貨運飛船和全開放貨運飛船3種型譜。其中，天舟五號為全密封貨運飛船。

天舟五號重約13.2噸，長度10.6米，貨物艙的直徑可達3.35米，是世界現役貨物運輸能力最大、在軌支持能力最全面的中國貨運飛船。天舟一號貨運飛船五號在天舟三號貨運飛船和天舟四號的基礎上進行了多項改進，大幅提升了貨運飛船的載貨能力。設計師們通過挖潛增效、優化布局，大幅提升了天舟五號的貨物裝載密度，使其貨物裝載密度達到300公斤每立方米。

搭載物品

天舟五號貨運飛船裝載了約6.7噸物資，包括航天員系統、空間站系統、空間應用領域的貨物以及實驗載荷超過5.2噸，以及1.4噸的補加推進劑，為神舟十五號乘組3人6個月在軌駐留、空間站組裝建造和空間應用領域提供物資保障。

天舟五號貨運飛船搭載了三項實驗、五臺載荷設備，其中包括2個新增的細胞實驗單元、“澳門學生科普衛星一號”立方星、空間氫氧燃料電池、空間高能粒子探測載荷等試驗項目。還搭載了中國首臺空間應用燃料電池，用于驗證燃料電池在微重力等空間環境下的運行特性規律，為中國后續任務提供有力支持。

此外，天舟五號貨運飛船還搭載了植物種子，用于開展航天育種實驗。這些種子主要包括主糧作物如水稻、小麥、玉米等，以及一些林木種子。后續，這些種子將通過載人飛船返回地面，經過地面培育后投入市場。

天舟五號除了為航天員送去物資外，還要承擔實驗支持的職責。其搭載了由中國科學院牽頭負責的空間應用系統中空間站艙內外科學實驗載荷、實驗單元及樣品、支持類設備、備品備件等應用物資。

空間冷原子干涉儀利用天和核心艙高微重力科學實驗柜進行實驗，旨在驗證空間冷原子干涉等效原理。作為高精度加速度與轉動的測量儀器，它可用于高精度重力測量和解決前沿科學問題。

變重力沸騰實驗裝置利用問天實驗艙變重力科學實驗柜，開展不同重力條件下池沸騰傳熱特性與氣泡動力學行為的研究。通過揭示重力對沸騰傳熱特性的影響機制，該實驗裝置為天地不同重力環境下的熱能高效利用提供服務。

變重力顆粒振動實驗裝置使用問天實驗艙的變重力科學實驗柜，研究不同重力條件下靜態松堆積到滑坡流變規律以及三維密集顆粒物質中埋置物的運動行為。這項研究有助于理解顆粒物質的操作特性，并為地面地質災害防治和工程建設等提供理論指導。

細胞實驗單元上行生保支持裝置通過問天實驗艙的生物技術實驗柜，支持細胞實驗樣品的上行。它將開展人骨髓間充質干細胞骨向誘導分化實驗和小鼠成肌細胞自噬誘導分化實驗，促進細胞生物學和生物醫學領域的研究。

此外，艙外材料暴露試驗裝置將研究微重力和空間輻射環境對特殊材料的組織結構和性能的影響。它將重點關注有機形狀記憶合金、潤滑材料、輕質抗輻射金屬材料和月壤水泥等材料的研究，為相關領域提供重要的數據和認識。

技術創新

電源系統

天舟五號飛船入軌后，將首次在2小時內實現與空間站的交會對接。為確保天舟五號貨運飛船在快速交會對接過程中的能量供需平衡，電源分系統研制團隊進行了詳細的分析和40項風險識別，并制定了40項預案，以應對各種可能出現的問題。在快速交會對接過程中，會將太陽帆板長時間置于垂直歸零和停控等狀態，減少貨運飛船變軌對太陽帆板的影響。這將導致太陽帆板的發電能力下降，大部分的電量需要鋰離子蓄電池來提供。研制人員通過開展電源分系統深度放電聯試、單體電池深度放電等多個試驗，確保了快速交會對接過程中整船的穩定供電。

2022年11月3日，夢天實驗艙順利完成轉位，中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成。由于光照條件變化頻繁，空間站太陽帆板將經歷復雜的遮擋情況，直接影響到天舟五號貨運飛船能源供給。研制團隊通過優化鋰離子蓄電池充電控制策略，解決了在復雜遮擋情況下電池容易欠充或過充的問題，提高了中國貨運飛船的可靠性和安全性。同時，通過調整充電曲線增加鋰離子蓄電池容量，保證電量能滿足后續多遮擋的工況。為了適應新時期型號批產及高強密度發射需求，電源分系統研制團隊進行了流程優化，取消了原先需要4到5天的分流調節器單機發射場單檢流程。同時，他們還建立了貨運飛船發射場成功數據包絡線，通過精細化開展數據三比對工作，確保電源以最佳狀態完成任務。

綜合顯示單元

綜合顯示單元作為天舟一號貨運飛船飛船艙內唯一的顯控儀表，是天舟飛船中的核心關鍵產品。針對貨運飛船任務要求，研制人員在綜合顯示單元產品上首次應用了新型高性能處理器平臺，研發了多項關鍵技術。其中處理器抗輻照加固技術和觸摸屏抗輻照技術，在有輻照環境的一些特殊工業領域中，存在非常有價值的技術應用前景。

照明設備

在天舟五號與空間站交會對接，以及航天員進入天舟五號艙內工作的過程中，都需要良好的照明環境。研制人員為天舟五號研制了包括艙內照明、艙外泛光照明、緊急燈光指示等多種照明產品。為了滿足空間復雜惡劣環境要求，中國貨運飛船交會對接設備采用先進的固態照明光源，并針對空間環境進行了專項加固，實現了遠距離透光照明。

柔性船衣

天舟五號在發射場總裝測試廠房完成總裝和綜合測試之后，需要轉運到加注扣罩廠房進行下一步工作，在此期間，飛船需適應海南省高溫、高濕、高鹽霧的特殊環境。為此，中國航天科技集團五院總裝與環境工程部的研制人員為其量身打造了一套船衣。研制人員就通過充分調研，在以往經驗基礎上，設計了主體結構由里層、中芯國際集成電路制造有限公司和外層組成的新型柔性船衣。這種船衣不僅可以阻隔高溫濕度、高鹽霧環境，減少其對飛船的影響，還能防雨、防塵、防雷電、防污染。為了讓天舟五號的船衣更合身，研制人員首次采用剛柔結合式設計理念，專門設計了前錐段船衣支撐裝置，在選用成熟工業產品的基礎上，進行了大量的結構優化集成設計。該裝置主體部分采用框架式鋁合金管材，周向采用三層加強輻條抗變形設計，具備收縮調節能力。在設計船衣時，研制人員還針對后錐段大量的載荷設備凸出物，量身定制了不同大小的“帽子”，以加強對個別載荷的保護，同時也增強了視覺美感。

對接機構

天舟五號是中國空間站“T”字構型組裝完成后，首艘訪問的飛船。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接、組合運行的重要系統。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”字構型到“L”構型再到“T”字構型，多構型帶來的全新狀態也是對接機構必須面臨的考驗。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產品，升級后的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到180噸各種噸位、各種方式的對接能力。特別是天舟五號對接機構更是開展了數十次與80噸對接目標的捕獲緩沖試驗，驗證了產品的可靠性。

任務經過

準備工作

2022年9月5日，天舟五號運抵文昌航天發射場505廠房。

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完成出廠前所有研制工作，安全運抵文昌航天發射場。

2022年11月9日，天舟五號與長征七號遙六運載火箭組合體垂直轉運至發射區。

2022年11月10日下午，天舟五號貨運飛船任務組織發射前系統間全區合練。

發射升空

2022年11月12日10點03分，天舟五號在海南文昌航天發射場由長征七號遙六運載火箭發射升空；約10分鐘后，天舟五號貨運飛船與火箭成功分離并進入預定軌道，飛船太陽能帆板順利展開工作，發射取得圓滿成功。

在軌活動

2022年11月12日12時10分，天舟五號采取自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙后向端口。天舟五號貨運飛船首次實現了兩小時自主快速交會對接，創造了世界紀錄。這一技術突破對于提升中國的空間交會對接水平具有重要意義。

2022年11月13日14時18分，神舟十四號航天員乘組成功打開天舟五號貨物艙艙門。隨后，他們進行了環境檢測等準備工作，并在15時03分順利進入天舟五號。

2022年12月18日，天舟五號成功釋放“澳門學生科普衛星一號”。

2023年5月5日15時26分，天舟五號從中國空間站組合體中成功撤離，進入獨立飛行階段。撤離后，天舟五號將繼續進行下一階段的任務。根據計劃，當神舟十五號載人飛船也從空間站組合體撤離后，天舟五號將繞飛并對接于空間站的節點艙前向端口。

2023年6月6日3時10分，天舟五號完成與空間站組合體再次交會對接。空間站組合體狀態良好，后續會按計劃開展各項工作。

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日受控再入大氣層，中國貨運飛船絕大部分器件預計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。

主要成果

交會對接

2022年11月12日，天舟五號貨運飛船在火箭點火起飛后約2個小時，順利與在軌運行的空間站組合體進行自主快速交會對接，這是空間站建造階段最快速的交會對接，標志著中國快速交會對接技術成功在軌驗證。和天舟貨運飛船此前的6.5小時快速交會對接相比，天舟五號主要從兩方面進行了方案的調整。一是優化了交會對接的制導控制策略，將遠距離導引過程中的多圈次飛行壓縮為半圈，將多次變軌壓縮為兩次綜合機動，該部分用時由原來的約4個小時減少到約1個小時；二是在近距離自主控制段，減少了多個停泊點。該方面的時長由2個多小時縮短為約40分鐘。

天舟五號快速交會對接的成功實施，標志著中國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，飛控流程更加優化，也標志著交會對接模式更加多樣化、功能更加豐富，適應能力更強，即中國的空間交會對接技術更趨成熟。

釋放衛星

“澳門學生科普衛星一號”為1顆8U立方星，重12kg，采用展開式太陽電池陣，主要任務是為澳門青少年學生提供衛星科普實踐平臺，提供對地成像、無線電通聯體驗等航天科普活動。澳門學生科普衛星一號于2022年11月12日搭乘天舟五號貨運飛船升空，12月18日成功釋放。

文化產品

2022年8月12日，天舟五號貨運飛船飛行任務標識發布。

評價

天舟五號任務的成功充分證明了中國貨運飛船對接機構對大噸位目標的適應性。——胡海霞表（中國航天科技集團五院天舟五號貨運飛船GNC系統副主任設計師）

此次任務，天舟五號貨運飛船首次實現2小時快速交會對接，創下人類航天器最快交會對接紀錄，標志著中國航天交會對接技術取得新突破。2小時快速交會對接技術突破，對于中國空間站的長期在軌運營具有重要現實意義。它能大大縮短運輸時長，使運輸特殊鮮活試驗品成為可能，而且能夠極大增強太空緊急救援能力。如果將該技術應用于神舟飛船載人飛船，還將大大減少航天員赴空間站的飛行時間。——中國新聞社

參考資料 >

每日一詞∣天舟五號貨運飛船 cargo spacecraft Tianzhou-5.今日頭條.2023-05-08

天舟五號帶6.7噸物資飛天，其中有一顆小衛星.今日頭條.2023-05-08

人民日報:?天舟五號貨運飛船發射任務取得圓滿成功.中國載人航天工程.2023-05-08

中新社:“神十四”航天員在軌“收快遞” 天舟五號創多個“首次”.中國載人航天工程.2023-05-08

天舟五號貨運飛船船箭組合體轉運至發射區將擇機發射.搜狐網.2023-05-08

天舟五號成功發射，“太空快遞”裝了些什么？.今日頭條.2023-05-08

天舟五號貨運飛船順利撤離空間站組合體.中國載人航天工程.2023-05-08

我國航天員首次在空間站迎接“太空快遞” 天舟五號創造多個航天新紀錄.中國政府網.2025-07-20

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