2021年5月29日，天舟二號貨運飛船滿載物資在海南文昌發射場奔赴太空，帶著滿滿的愛意給“天和”核心艙送去了充足的補給，貨運飛船也被親切地稱為“中國快遞員”。而這個快遞員背后，有這樣一家“天地物流公司”，在背后默默地為它提供精準的“訂制式”服務，它就是貨運飛船系統工程中一個特殊的分系統——貨運保障分系統。
“兵馬未動，糧草先行!”載人航天工程，往天上送人還不夠，還得往天上送貨。天舟二號飛船主要承擔送貨的任務，涉及各類物資補給，譬如推進劑、空氣、航天員飲食以及用于天和核心艙在軌維護的設備等。它將與此前發射的天和核心艙對接，為后續神舟十二號載人飛船入軌、航天員進駐提供物資服務，確保空間站建設有足夠的各類物資儲備以便航天員的長期在軌駐留。
貨運保障分系統是載人航天工程任務中的一個重要分系統，由位于成都的中國航天科技集團有限公司第七研究院(簡稱七院)七部抓總研制。自2011年任務立項以來，作為七院參與國家重大專項工程的研制“國家隊”主力，其是一支平均年齡只有32歲的年輕隊伍。
此次物資保障服務，也是天舟貨運飛船貨運保障分系統繼2017年4月20日天舟一號貨運飛船后，承接的“第二單”任務。
做一個稱職的“打包員”
之所以把貨運保障分系統稱為“天地物流公司”，跟它主營業務——貨物裝載布局與物資信息管理密不可分。“公司”要針對每一艘貨運飛船的貨物運送需求，開展上行貨物的裝載設計、布局配平設計、貨物在軌轉運支持以及下行廢棄物裝載制定等貨物運送保障工作;要負責所有裝載貨物和載荷信息的統一歸口管理。
“快遞員”的主要使命是運送貨物，艙內配置最多的是裝載各類物資、產品的貨包產品。一艘船，多達上千種物資，種類繁多，大小不一，研制進度有快有慢，怎么裝?用什么裝?找好合適的包裝是關鍵。“公司”的主營業務之一就是設計和制作標準化、系列化的貨包產品，為品種豐富、形狀各異的物資產品提供防護包裝。通過與貨運飛船艙內結構的適配性貨包裝載設計，將貨運飛船幾十立方米裝載空間安排得“滿滿當當”。“我們的貨包不僅好用、實用，還好看。”分系統總體李鵬介紹到，“所有貨包都經過了工效學評價和航天員訓練，航天員在軌才能用著舒心、安心。”
除了吃喝穿戴，天舟二號貨運飛船還上行了大量空間站建設所需的設備。設備上行入軌，都需要賦形進行防護。“不僅要防護效果好、重量輕、體積小，還要滿足空間站嚴苛的材料要求，這種材料磨了我們好幾年。”七院七部宇航室主任蔣琳介紹到。經過多達百余次的調試、小試、中試，團隊成功研發出貨包外部包裝所需的和內部賦型所需的特種聚氨酯泡沫材料，滿足了長期載人密閉環境下材料的選用要求，具備超低有害氣體逸出、高效抗菌防霉、高阻燃、燃燒物低毒及優良的力學性能，同時具備高效的緩沖減震功能。當上行設備身處這種“柔軟的懷抱”，便有效阻隔了上行振動的嚴苛的力學環境，保障了貨物的安全運輸。設計師李丹說，“貨包裝載產品經過上千次的力學驗證，從小到原材料的選擇，到每道生產工序的檢測把關，做到了萬無一失，貨物方都給了我們五星好評”。
一艘貨運飛船，近一兩百個貨包，如何識別與管理，全靠物資信息管理系統這個“貼心管家”。其結合每個貨物配置的“RFID”標簽，只要掃一掃，就能知道想要的貨物在哪里，實現了貨物的清清楚楚、狀態分明。
神奇的“太空冰箱”
值得一提的還有，本次跟隨天舟二號貨運飛船發往天空的還有一款叫低溫鎖柜的明星產品。這是考慮到飛船的低溫存儲需求所研發，其被親切地稱為“太空冰箱”，在距離地球400公里的外太空，在微重力環境下，傳統而成熟的蒸氣式壓縮機制冷技術不適用。空間站物資低溫儲存技術究竟應該采用什么方案?需要達到哪些指標?
作為載人航天和制冷技術的雙重“新丁”，七院七部設計師們的視野中籠罩著厚厚的迷霧。經過多方調研和咨詢，“公司”組建專項攻關團隊，先后攻克了低功耗設計、保溫設計、結構優化減重設計等重重難關，順利通過各項試驗考核，成功配套于貨運飛船。“太空冰箱”作為電子單機，其電測任務更是“任重道遠”。為保證產品萬無一失，測試人員需要對產品的功能性能、船上接口，分系統間匹配性，大系統間匹配性等項目進行測試。
從2019年11月到2021年5月的一年半時間里，分系統設計師頻繁奔波于北京、天津、海南發射場等地，參與完成了整船力學試驗、站船聯試、五艙聯試、貨船站地、回歸等階段測試任務。每階段少則十多天，多則一個多月，部分階段需要整船24小時不斷電測試，測試人員只得不分晝夜倒班工作。在測試階段，據統計，分系統共參與119天整船測試工作，低溫鎖柜產品隨船電測時長達780小時，產品運行正常。
精確的配平布局
物資裝載布局與配平直接影響到貨運飛船的飛行安全，同時對降低推進劑消耗、提高姿態控制精度都有重要作用。
七院參加飛行試驗隊員使用自主研發的物資裝載與配平優化軟件，能夠實時更新裝艙貨物重量以及裝船方案調整對應的整船配平數據，確保每一輪的裝載調整都符合發射要求。七院七部軟件設計師李皓偉說曾說：“貨船配平工作責任重大，直接影響發射成敗，計算出的每一個數字都不允許出錯。”
配平算法是軟件研制中最大的難點，不僅需要自動計算排布每一個貨物的裝船位置，還需要使配平結果在要求的范圍內盡可能最優。在軟件研制的過程中，軟件設計師閱讀大量的相關文獻，多次和高校專家溝通、取經，最終圓滿完成了配平軟件的研制任務。
在發射場，試驗隊員深知配平工作責任重大，對整船上的接近200個貨物的質量、裝船位置以及貨船的質量特性進行逐一檢查復核，采用記錄表簽署留檔、編制配平報告等方式跟蹤記錄每一次配平變化情況，保障配平工作萬無一失，助力天舟二號成功發射。
天舟一號發射成功的畫面宛在眼前，天舟二號快遞也已送出，“天舟二號第一次運輸這么大量的真貨物，必須等航天員上去驗貨、簽收后才能算真正成功。”技術負責人陳粵海說到。
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