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HTV货运飞船
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H-II运输载具(H-II Transfer Vehicle,HTV)也称为白鹳号(KOUNOTORI),是一艘用来补给国际空间站的无人航天器。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)自1990年代初期即断断续续的设计和建造HTV;最先预定于2001年首次发射使用,后延后至2009年9月发射。至后、日本已于日本时间2009年9月11日凌晨2时1分,由种子岛宇宙中心发射HTV补给船,搭载于日本最新型H-IIB运载火箭一号机上,前往国际空间站进行运补物资任务[4]。

此外,在二号机发射前,JAXA进行了名称公募活动,最后于2010年11月11日发表结果,系列名称定名为“白鹳”(こうのとり,KOUNOTORI,日本传说中的幸运之鸟)[5]。
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尺寸
HTV航天器长度约10米,直径4.4米,最大重量16.5吨,比俄国进步号航天器长度7.23米,直径2.72米,最大重量7.2吨;HTV的巨大有效载荷量达6吨,是进步号有效载荷量的2倍以上。
运作过程

HTV航天器主要用于向国际空间站供应大型实验设备与装置也能进行食物、水的补给。本身具有28具姿态调整火箭发动机与4具轨道修正主火箭发动机,与国际航天器会合对接是采用日本在1997年ETS-7技术实验卫星演进而来的抓握对接技术,HTV利用装置在电器舱的“近傍通讯系统(proximity communication zone)”与“交会激光雷达(Rendezvous laser radar)”来与国际空间站停泊、会合、对接的一系列动作。
白鹳号先被火箭送进51.6度倾角的低地轨道后,经过三亚轨道变动提升高度,近傍通讯系统一进入国际空间站23公里范围内,先跟希望号天空实验室上建立通讯连结,接着透过“相对GPS航行(relative GPS navigation)”制导飞行,沿着V-BAR航路,抵达国际空间站后方5公里的“接近起始点(Approach Initiation point)”,再以抛物线飞行轨道飞抵国际空间站下方500米的交会点(Rendezvous Insertion point),之后转换成会合激光雷达制导,借由航天器上的交会激光雷达发出激光至希望号下方的“交会反射器(Rendezvous laser radar reflector)”制导航天器沿着R-BAR航路接近国际空间站,航天器飞抵预先决定的把持带(Berthing Box /Capture Box)区域时,该处在接合处下方10米的位置,关闭所有主发动机与姿态调整发动机保持相对停止的“自由飘移状态(free drift)”,让加拿大机械臂捉住HTV航天器与国际空间站上的“共同接合结构(Commen Berthing Mechanism)”对接,正因为它省去了俄国APAS那种狭小直径的对接装置,直接透过口径较大型的CBM接合,使得HTV航天器的接口是唯一可以运输国际标准机架(International Standard Payload Rack)尺寸的航天器,具备通行大型舱内实验装置到国际空间站的舱室内以及具有非加压舱运送舱外设备机器的能力。
2018年11月11日,由白鹳7号首度搭载直径80厘米左右的回收囊,并成功将国际空间站上的科学实验成果,成功送返地球[6]。
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结构设计
- 加压舱组
- 放置食物、水等宇航员生活用补给品以及大型舱内实验设备,位于与空间站的对接处。除了HTV,俄罗斯进步号与欧洲ATV也都有运输物资到ISS上,但是HTV航天器采用日本独自开发的会合对接技术,使用近傍通讯系统PROX与会合雷达来接近国际空间站,以保持"相对停止"方式进行对接。这使得HTV可以拥有较大口径的对接口来停泊。
- HTV接合口是1.27乘以1.27米大小的正方形,所以是唯一一个可让国际空间站标准货架通过,执行运输在ISS内部加压空间里使用大型实验设备有效载荷的航天器。至于欧洲ATV与俄罗斯联盟/进步号则使用俄国Hybrid docking system,会受限于接合口直径只有0.8米,无法运输大型实验装置。另外HTV加压舱组也跟国际空间站一样维持一大气压与摄氏20度C的温度,国际空间站乘员可以在不穿航天服下,直接进入加压舱组内部搬运物资实验设备。加压舱模块也配备12具姿态调整用发动机。
- 无加压舱组
- 放置国际空间站站外机械与希望号实验平台使用仪表的区域,使用机械臂吊出放置。HTV是当今唯一可以运送ISS舱外实验装置与机器组件的航天器。
- 电气舱
- HTV无加压舱组的后部是容纳航行电子的电气舱是HTV的大脑。电器舱由导航控制、通讯、资料处理与电力供应四个子系统组成。这些子系统支持HTV航天器自动与远距离会合飞行,被H2B火箭送进轨道后,HTV使用相对GPS航行系统与会合激光雷达来接近ISS,航天器会在一预先决定的区域停止,该区域又称为"Berthing Box",也就是在接合处下方10米的位置,然后加拿大机械臂将捉住它与ISS接合。电器舱也分配由HTV机身上的太阳能板产生的电力或电池电力给HTV其他舱组使用。
- 推进舱组
- 推进舱组配备有4具轨道变动的主发动机与16具姿态调整用发动机,在每次飞行任务时推进舱组可以携带2.4吨燃料;而在控制轨道高度提升与会合机动变轨时所需的火箭发动机燃料将由电器舱组发布指令控制。
- 近傍通讯系统(Proximity Communication System / PROX):
三菱电机开发、安装于希望号天空实验室,由"PROX天线"、"PROX-GPS天线"、"PROX沟通设备(PROX communication equipment)"与"硬件指令面板(Hardware Command Panel / HCP)"构成;当航天器在V-BAR与抛物线轨道飞至空间站下方时的制导称为‘相对GPS航行(Relative GPS navigation)’。
- 会合激光雷达与反射器(Rendezvous laser radar & reflector):
发出激光光的传感器安装在航天器上,接收会合激光的反射器则安装于希望号加压模块的下方,当航天器从R-BAR接近空间站时使用,此阶段的制导又称为‘会合激光航行(Rendezvous Sensor navigation)’。
发射结果
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注释
参考文献
外部链接
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