天舟一号：二妞，你的快递即将送达！
文/于子茹
三天前，在行驶2.5个小时后，我被垂直运至中国文昌航天发射场发射区。现在我正坐在发射台上，今晚听候指令携物出发。说句实话，此时此刻我的心情很复杂，有点激动，也有点紧张。
对了，忘了做个自我介绍。我叫“天舟一号”，是一名大家既熟悉又陌生的“快递员”。或许你会问为何用这两词来形容自己的职业，其实原因很简单：快递员几乎天天和大家打交道，所以熟悉，但你见过太空“快递员”吗？
4日17日拍摄的长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体局部。
我是中国首个太空“快递员”
2011年，我进入名为“中国航天科技集团公司五院”的快递公司。那时我的名字还叫“货运飞船”，直到2013年，我才有了“天舟”这个正式代号。
话说，我能当上太空快递员，还得益于中国载人航天工程“三步走”战略中载人空间站工程。未来，我们要建造长期有人照料的空间站，就需要输送航天员所需的生活、工作物资、空间站运转所需的推进剂。
在去年中秋月圆之夜，二妞（身份证姓名为“天宫二号”），乘坐中国长征二号FT2火箭抵达了她的新家——距地球393公里的太空。随即，二妞也成为我国首个真正意义上的太空实验室。就像汽车需要加油一样，空间站今后要长期在太空工作也需要物资，于是我这个快递员就应运而生。
作为太空“快递员”，我既承担了为二妞“加油”和运输货物的重担，还负责将未来空间站里的废弃物带回大气层烧毁。当然，我工作最大的亮点还是，在达到二妞住所后，完成太空在轨推进剂补给，即人类通俗称谓的“太空加油”。你可千万不要小看这个工作，据说掌握了在轨推进剂补加技术的国家目前只有俄罗斯和美国，其中，实现在轨加注应用的只有俄罗斯。
当然，快递仅是我工作的一部分内容。当一名太空快递员还需要更多的“本事”。比如，在运输货物的同时，我还将最大限度地发挥平台效能，用搭载的几十台载荷设备在太空开展十余项载荷试验，实现“一次飞行、多方受益”的目标。
说句实话，这些工作做起来并不简单，需要掌握专业技能才可将工作做好，而掌握这些技能并非朝夕之功。在过去整整六年的时间里，我苦练太空快递员技能，经历了上千小时测试验证，经受了上百次大型试验考核。终于在今年2月13日，我结束培训，成为一名合格的太空快递员。
4日17日，长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体在垂直转运中。
我肚大能容，快递货物保证“安全”
我身高10.6米，体宽3.35米。从外观上看，我的构造类似于天宫一号，都是由大直径的货物舱和小直径的推进舱组成，但这只是表象。其实，作为装运太空快递包裹的快递员，我的突出特点就是有个“大肚子”，运送6吨多货物不在话下。
6吨或许只是一个数字，6吨货物的体积或许你也没有精确想象。那么，我就帮你做个假设。如果一个苹果半斤重，6吨就有24000个苹果；如果一个成年人体重120斤，6吨就有100个人。媒体曾这样评价我，“上行载货比优于国际现役货运飞船”。这也从侧面表明，让我快递货物既经济又实惠。
做完这组假设，你会赞叹我是个大力士。你会问为何我有如此这般高效运载能力？嘿嘿，答案就在于我有两个“绝招”设计。
绝招一：简约而不简单的货架
我的“大肚子”犹如一个仓库，横横竖竖搭放着和普通书架类似的货架。这可不是一般的货架，它们采用了一种基于蜂窝板、碳纤维立梁的梁板结构，形成大量的标准装货单元，传力效果好，结构与货物重量比达到8%。同时，货架还采用适用于蜂窝板的预埋封边梁方法，巧妙地消除蜂窝板结构锐边，既避免划伤人手，又解决了边缘薄弱、易破坏的的问题。
为了能更多的运载货物，我的设计师还精心设计了一种大承载轻量化预埋结构，既能适应传统刚性结构安装，又能适应柔性束缚带的连接承载。经过测试，三个这种预埋结构就可以承载一台豪华轿车。此外，大承载货架结构与密封舱主结构的连接环节也是结构设计一大亮点，碳纤维结合铝合金的设计，避免了在轨环境下内压载荷对结构造成的破坏。这一项项先进、便利的技术成就了高效承载的货架结构，保证我能稳固地运送货物。
绝招二：适应多种货物的货包
有了高承载能力的货架，并不能保证在往太空运输时不损坏货物。这次我运输的货物种类包括精密的仪器设备和宇航员用品，这些都是不能被磕碰的物品。于是，保护性良好的“快递包装”作用就凸显出来。
“快递包装”设计过硬不行，容易对货架进行磕碰，过软也不行，不能有效保护货物。为了确定货物绑扎方式，设计师开动脑筋，想出了一种绑扎方式和内部泡沫的设计。因此，工程师在设计“快递包装”时，对那些敏感的电子器件、机械硬件系统以及其它生活物资等通常采用“软包装”或类似方法来实现装载、运送。
“软包装”是什么样子的？这种“软包装”与传统的硬连接不同，它是包裹在泡沫或气囊袋里面，再一起固定在货架上，而不是直接与运载工具的内部货架结构相连接。由于“软包装”为装载对象提供了一个柔软的、高阻尼的、分布式系统的支撑，可以获得一个高度隔离/减振的载荷环境，减少了“投递”过程中，不必要的损耗。从而能让我将空间科学实验设备和生活用品顺利地送入太空，同时支持和保障空间站具备开展较大规模实验与应用的条件。
4日17日，长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体在垂直转运中。
36台发动机助我完成快递运输任务
在解决了运输物品“安全”问题，动力问题就成了工程师必须面对、解决的一道艰巨任务。
在快递车上，工程师给我装有25N、120N、150N、490N四种不同推力量级共36台发动机，他们通过默契的配合，力保我在太空飞行速度是子弹飞行速度8倍的情况下，能够实现“俯仰有度，动静自如”。
作为飞船的动力源泉，每一台发动机的工作精确与否，都关系着整船的飞行任务能否顺利完成。我的运载量大，这就要求发动机工作时间和工作次数需要成倍增加，这也就意味着发动机可靠工作的裕度下降。如何在较短的研制周期内，大幅提高各发动机的工作可靠性，就成了摆在工程师面前的又一道难题。
经过充分论证比较，工程师们决定对于25N、120N、150N发动机的技术状态进行适应性改进设计，在不改变性能的前提下，降低发动机工作温度，这是一个“牵一发而动全身”的改动。由于发动机工作涉及雾化、燃烧等复杂的物理化学过程，是一个世界性的难题，不仅需要理论分析和仿真计算，还需要大量的试验验证。工程师们并没有因此心生倦怠，而是凝心聚力，迎难而上。在他们坚持不懈的努力下，我的各级系统均采纳了发动机的改进方案，满了型号总体提出的技术要求。
在确保可靠性的基础之上，为实现我更优的工作性能，工程师们还提出了采用高性能的第二代490N发动机。历经10年时间，第二代490N发动机突破了7项关键技术，实现了490N发动机的更新换代。第二代490N发动机在我身上使用，不仅工作次数提高了10倍之多，而且密封性能更高，所有的技术指标完全满足我太空快递运输货物的任务需求。
说了这么多，都是我这个太空“快递小哥”的自我情况介绍。现在，我更期待我成功地执行第一次任务，因为这不仅意味着攻克了不少技术难关，更意味着中国乃至世界载人航天史上又一新的里程碑。（孙维、刘峰对此文亦有贡献）