轻舟试验飞船首批成果来了

4月15日，在轻舟试验飞船（白象号）发射入轨半个月后，中国科学院微小卫星创新研究院（以下简称卫星创新院）正式发布飞船的首批科学与工程试验成果。

轻舟试验飞船整船重量4.2吨，搭载了1吨科学试验载荷，具备3年在轨飞行能力。目前，飞船已顺利完成飞控测试，成功主动抬轨至600千米轨道，正式转入长期运行段，并有序开展飞行平台关键技术验证、低成本设计探索与拓展试验任务测试。

卫星创新院微纳卫星总体研究所所长、轻舟货运飞船总设计师常亮表示：“经在轨测试，飞船平台各项关键技术得到有效验证，获得了良好试验数据。各项科学载荷试验也在按计划有序推进，已取得阶段性成果。后续，团队将持续对飞船稳定性进行监测。”

轻舟试验飞船（白象号）。中国 科学院微小卫星创新研究院供图

为正样首飞船探路

2023年5月，为进一步降低空间站上行货物运输成本，增强上行货物运输的灵活性，探索发展商业航天模式，中国载人航天工程办公室发布空间站低成本货物运输系统总体方案征集公告。

这一空间站新“快递小扮”的核心使命，是为我国空间站提供安全、可靠、低成本的货运服务。未来，它将与现有天舟货物运输系统优势互补，共同构建空间站天地货物运输体系。

2024年10月，经过第二轮择优，卫星创新院的轻舟货运飞船方案胜出。

对于这支长期从事微小卫星研制的团队而言，轻舟货运飞船是一道全新的考题。如何在尽可能短的周期内，从零起步完成一套新构型、新任务模式、新技术路线的设计研制，并将其送入太空接受检验，压力可想而知。

“项目推进过程中，我们始终在思考应该采用什么样的验证方式。”常亮回忆道，“我们最终决定借鉴SPACEX公司的试飞理念。试飞有利于推动货运飞船的快速创新，并以最低成本、最快频率获取真实飞行环境下的关键数据。”

可以说，这次试飞是在为正样首飞船“探路”。轻舟试验飞船采用与正样基本一致的单舱一体化构型，具备3年在轨飞行能力。试飞的核心使命是对轻量化密封舱、高效推进、精细热控等10余项关键技术进行在轨考核，为正样飞行任务沉淀技术、积累经验，最大程度降低首飞风险。

为赶上火箭的发射周期，自2025年1月确定方案后，卫星创新院的研发团队就开始“和时间赛跑”。他们秉承载人航天精神，坚持高度协同、快速学习、集智攻关，在极限状态下推进研制工作，仅用11个月便完成新型飞船研制。3月30日，轻舟试验飞船搭载力箭二号遥一运载火箭成功发射入轨。

回顾这段历程，卫星创新院院长胡海鹰表示：“从方案论证、择优迭代，到详细设计、试飞飞船研制，轻舟货运飞船项目团队始终秉承严慎细实的工作作风，确保每一步都经得起检验。”

据了解，轻舟首飞正样船计划于2027年与空间对接，正式开展货运服务。届时，飞船将在完成上行货物运输后，装载空间站废弃物。其最终目标，是通过高频次的飞行，形成稳定运行的“太空物流班车”。

首批成果验证多项关键能力

“轻舟货运系统项目在技术、设计和商业模式上实现了多项突破。”常亮说，“本次试飞的圆满成功，不仅为正样研制提供关键数据支撑，探索了高效可靠的研制新模式，还为商业化运营与合作模式开辟了可行路径。”

据了解，本次试飞围绕关键技术验证、低成本设计探索和拓展任务三个方面展开。

在关键技术验证方面，团队结合轻舟货运飞船实际工作场景，开展了一系列有针对性的设计与验证。

举例而言，为最大限度提升空间利用率与货物装载能力，团队以密封舱为核心，采用一体化单舱构型，有效降低了结构重量与整船成本。此外，团队改变传统喷气控制姿态的方式，采用基于小角动量控制力矩陀螺的大型航天器自主高效稳定控制技术，为轻舟试验飞船长期稳定在轨飞行提供了支撑，使其在轨寿命由过去的数月提升至3年。

“在与航天员沟通时，我们了解到太空中对冷链箱有着较大需求。为此，团队围绕未来300升冷链箱上行需求开展了关键技术攻关。”常亮特别提及，此次试飞专门搭载了一台冷链箱。在轨验证结果显示，大容量冷链箱可在太空中快速从室温降至冷藏温度，配套的环路热管传热性能良好。此外，团队已在地面完成便携式蒸汽压缩冷链箱的验证，为未来提供细胞上行搭载提供技术验证。

在低成本设计与探索方面，从电子系统优化、新材料应用、民用技术移植、低成本制造等多个环节同步发力，通过分系统级创新和全链条优化进一步降低成本。

“为确保在轨工作性能，传统航天器通常优先选用宇航级元器件，成本相对较高。”常亮说，“轻舟试验飞船选用了不少工业级元器件，同时对关键器件进行冗余备份，以确保系统性能可靠。”

降本增效还体现在多项创新探索中。例如，可折叠超薄柔性单晶硅太阳电池在轨表现稳定，成本仅为传统电池的十分之一；新体制空空通信模块性能优异，可实现450公里以上数据传输；3D打印技术等高性价比新材料的在轨适用性与可靠性，得到了充分验证。

除上述工作外，多星释放与在轨服务等拓展任务也已圆满完成。4月2日、3日，轻舟试验飞船先后成功释放两颗小卫星，并与新征程01星开展了远距离抵近与安全撤离试验，验证了多体变构姿轨耦合控制技术的实用性。“试验结果为未来货运飞船相关交会对接任务积累了重要技术经验。”常亮指出。

“太空试验室”启用

完成送货运输任务后，飞船不会直接受控陨落，而将继续支持多类空间科学实验和技术验证，最大化任务价值。

为此，团队特别设计了可灵活拓展的通用化搭载平台，使载荷能够“即插即用”，也确保了各类搭载载荷快速完成集成测试。

本次轻舟初样试飞船共搭载来自10家单位的27套产品，覆盖空间制造、在轨维修、低成本可靠性增长、新技术储备四大领域。常亮透露，目前已有6项新技术载荷试验完成，1项正在开展，其余试验也在按计划有序推进。

此次载荷试验中，“未来太空医院”相关项目是最受关注的方向之一。

深圳理工大学校长樊建平介绍，此次搭载的5个载荷中，有4个与“未来太空医院”相关，分别涉及皮肤健康、细胞测量、骨骼生长和肌肉监控。另有1项与太空能源利用相关，旨在探索利用藻类和浮萍在太空中生产人类所需蛋白质的可能性。

其中，由中国科学院院士、深圳理工大学未来医学中心主任顾瑛牵头研制的接触式紫外无创光疗仪载荷，已完成在轨验证。

顾瑛表示：“维生素D不足已成为全球性的公共卫生问题。在国家重点研发计划支持下，我们组织全国20家单位，历经10年科研攻关，不仅实现了‘从0到1’的突破，还进一步完成了相关产品研发。”

这款设备可复刻阳光中高效合成维生素D的297纳米“黄金波段”，应用微瓦级均匀面光源调控技术照射人体皮肤，安全、高效地促进人体合成维生素D。

在轨实验进一步验证，接触式紫外无创光疗仪突破了舱内紫外光缺失瓶颈，可实现维生素D原位合成，填补了微重力骨骼健康维护技术空白，并破解了在轨光照不足引发的生物钟调控紊乱难题。“验证试验有助于推动航天医学与光疗技术融合，建立极端环境应用标准，为深空探测健康保障提供技术支撑。”常亮补充道。

这也意味着，轻舟试验飞船此次发布的首批成果，意义并不止于几项单独试验取得阶段性进展，更在于验证了一种新的平台能力——货运飞船不再只是单纯承担物资上行任务的“运输工具”，也可以成为集关键技术验证、科学载荷试验和未来应用拓展于一体的“太空试验室”。

“航天事业承载着国家的梦想和民族的希望。每一次发射、每一项突破背后，都是无数航天人对初心使命的执着坚守。轻舟货运飞船正是我们这份坚守最新的答案。”胡海鹰表示，“接下来我们将继续做好在轨试验证和系统优化工作，力争早日实现常态化的太空送货能力，确保轻舟正样船与空间站实施对接，正式开启货运服务。”