如何抢到天舟六号的“挂票”？

就在今晚，天舟六号货运飞船将由长征七号遥七运载火箭送入太空，完成与中国空间站的对

接，并为航天员提供所需的

服装、食物、水、实验设备等物资。

众所周知，不管是航天员的吃喝还是空间站做实验的设备物品，均以货物的形式放置在天舟飞船的货运舱内。

货运舱内的货包，真的是强迫症福音

但是，有一些东西跟物资一同上天，却不在货运飞船内，而是外挂在了飞船的外表

面。

比如，某些实验载荷。

抢张“挂票”，挂在哪？

首先，我们要知道，“挂票”的设计并非因为天舟六号空间不够用，而是出于充分利

用天舟货运飞船资源的考量。

目前，中国空间站已全面建成，所以每年将按照1至2艘的频度发射货船，向空间站运送货物。天舟六号货运飞船的载货

量已经比它的前辈们高了很多，是目前世界上运货能力最强的货运飞船之一，但载货量的需求永远是越大越好，所以舱

内的空间都尽可能用于载货。

为了能更充分利

用天舟货运飞船资源，将综合收益提升到最大，货船的尾椎段外部空间也可以充分利

用，用来悬挂科学

载荷，这就有了我们的“挂票”。

那么，买了“挂票”后，载荷会挂在哪呢？

下图里我们可以看到上下两个黑框，它们分别是天舟六号飞船的货运舱和推进舱。中间红圈的位置，就是中科院力学所

团队设计的搭载实验——超临界流载荷，安装在飞船的后锥段，裸露在飞船外表面。

天舟六号飞船结构（图片来源：中央广播电视总台）

是的，你没看错，就是一个“外挂”，是不是特别容易联想到某发展中大国搭火车的场景？

某国，大量乘客站上拥挤的火车离开车站（图片来源：澎湃新闻）

实际上，为了这张来之不易的“挂票”，我们科研团队可是足足准备了2年多。如果您也想送个东西上太空，这篇攻略请您

先收藏好。

送个东西上太空的攻略（挂票版）

第一步：抢票——准备好课题和方案

天舟货船搭载实验从2021年11月就开始了，在天舟四号和天舟五号货运飞船上都进行过。很多人关心，到底什么人有资

格来“抢票”。

实际上，政府机构、科研院所、教育机构、企业、行业组织等都有资格申报，此前开展的搭载实验中还有澳门学生制作

的科普卫星呢。

澳门学生的科普卫星一号

问：向谁申请？

答：中国载人航天工程办公室。

1992年9月21日，中国载人航天工程由中国政府批准实施，代号“921工程”。为了加强对工程的管理，设立

了“中国载人航天工程办公室”（CMSEO），代表政府行使管理职能。

他们每年都会在网站发布公开征集的信息，也会同步在教育部官网和社会媒体上。

问：船票多少钱？

答：免费！

搭载项目本身不收取搭载费用。但是，在搭载实施过程中产生的测试、

安装、联试、配套电缆、释放装置等必要的工程实施费用和必要的管理

费用还是要给的。

问：怎么申请？容易吗？

第二步：乘船指南——全面了解飞船的要求

一般会在飞船发射前1年确定上船的资格，一旦拿到“船票”也不意味着就能够成功上船，还要满足飞船的相关要求。飞船

会发给我们几百页的“接口条件”相关文件，里面对于载荷相关的要求做了非常详细的描述，比如，载荷重量不能超过

xx公斤，高度不能超过xx厘米，安装位置在xx位置，飞船能够提供xx伏的一次电源，载荷总功率不能超过xx瓦，飞船能够

提供x路电接口，x路开关指令、遥测、端口等。

以此次搭载的超临界流载荷为例，我们就被安排在了飞船的后锥段。简单说，就是“脚下”不是平的，而是一个锥面。所

以，

在进行载荷设计的时候，我们就需要先制作一个“支架”，让它能够跟飞船贴合，然后再把载荷的箱体安装在这个“支

架”上，来满足飞船要求。

飞船后锥段上先设计安装“支架”，再安装载荷

第三步：梳洗打扮——设计载荷

这一步是最关键的，根据课题目标来确定研究内容，进而提出研究方案，将整个的载荷系统确定好，进行结构和电路设

计。

超临界流载荷的基本原理和方案是这样的：

液体的表面张力会随着温度变化，温度高的地方表面张力低，温度低的地方表面张力高，表面张力不均匀会驱动液体在

微重力环境下流动，

这种表面张力温度效应驱动流动，也称为热毛细流动，或者叫做Marangoni对流。

我们先做一个圆形的液池，池周围放置制冷片，提供一个冷的环境，然后在中间放一根加热棒，提供一个热的环境。液

池内部的液体就会流动起来，用红外热像仪拍摄这个过程，观察流动现象，就是实验的大体流程。

液池示意图

预期的实验结果示意图

不过，为了能够在空间无人值守的情况下拍摄图像、记录图像并且传输图像，载荷需要若干系统来支持。

再选择相关的硬件产品，进行结构设计和布局，最后将他们装在一个指定尺寸的箱体内，能够满足飞船的接口要求。

左图，各功能模块设计；右图，将功能模块集成安装在箱体内

左图：载荷内部细节；右图：载荷实物外观

第四步：检验检疫——试验报告

设计好了载荷之后，还需要到专门的“检验检疫”部门盖章，才能够有资格上船，这些检验的手续包括振动试验、冲击试

验、加速度试验、热真空实验、

EMC试验等。

大家都知道，火箭在发射过程中有剧烈的振动和较高的过载，为了保证在这个过程中载荷能够不损坏，上天之前，一定

要到相关部门做相应的振动、加速度等试验，

确保在不同的频率振动时，载荷不会因为出现共振导致断裂、损坏等情况

，这才能安心放行。

振动测试视频

加速度测试视频

冲击试验视频

同时，由于搭载载荷在飞船外表面，进入空间轨道后将经受-60到+60摄氏度的温度差，向阳面和背阳面的温差是否会给

载荷带来过热或者过冷的问题，也需要通过专业的真空罐来进行测试。热真空实验

最后，由于飞船和空间站都布满了高密度的电子元器件，所以一定要杜绝电磁泄漏、电磁脉冲、电泳等有可能干扰其他

电子元器件的情况，确保载荷符合相关电磁性能的要求。这也要开展针对性的测试来确保无虞。所有的测试报告都显示

“合格”后，载荷才能够有资格登船。

EMC试验

第五步：登船——安装和调试

经过了上述实验后，在登船前，还要给载荷喷漆，穿热包覆多层和阻燃布，起到一定的阻燃隔热作用，所以我们看到的

飞船表面都有一层灰色的衣服，也是这个作用。将载荷安装到飞船之后，还要跟飞船一起进行加电测试，保证电路运行

正常。

图片来源：中央广播电视总台

第六步：打电话——指令、遥测和数据下行

最终飞船上天之后，我们要在地面通过北京航天飞行控制中心（就是每次火箭发射负责读秒和状态监控的那个大厅）与

飞船进行通讯。载荷的每一步操作，都需要在这里发出指令，并判断动作的有效性。这一步，就相当于跟天上的载荷通

电话了。

在完成六步走之后，科研团队还要及时总结实验的成功经验，反思这一过程当中暴露的不足之处，为今后其他实验的设

计实施提供更多的参照。

我们也衷心地希望，今天这篇别出心裁的攻略分享能加深加深读者朋友对我国空间科学和航天

事业的认识。

本文图片、视频除注明来源者之外，其余均由作者团队提供

作者：超临界流载荷团队

审核：段俐

郭亮

作者单位：中国科学院力学研究所

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