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我國首個貨運飛船「天舟一號」發射在即，作為中國第一位太空「快遞小哥」，「天舟一號」自然令萬眾矚目。「天舟一號」的核心任務之一是實施推進劑在軌補加技術，也就是俗稱的「太空加油」。按計劃，「天舟一號」將和「天宮二號」進行3次自主快速交會對接，完成3次「太空加油」任務。看到這裡，有些小夥伴難免疑惑：飛機空中加油的事兒倒是經常聽說，但「太空加油」是什麼鬼？
「天舟一號」想像圖（網絡圖）
其實，推進劑在軌補加技術可謂是空間站建設的標配。隨著航天技術的發展，人們越來越關注如何延長太空飛行器的在軌壽命。雖說太空中接近真空狀態，但近地軌道空間站在運行過程中還是會受到殘存大氣阻力的作用，其軌道高度因此會逐漸降低。而空間站的推進劑攜帶量是有限的，一旦「彈盡糧絕」，豈不是要一頭撞向地球？
為了避免這種狀況，讓空間站維持恆定的軌道高度，延長其在軌運行壽命，就需要及時補充燃料，「太空加油」技術便應運而生了。過去中國沒有自己的空間站，也一直被排除在國際空間站的玩家之外，因而一直沒有開通「太空快遞」業務。而如今，國際空間站行將退役，而我國的載人空間站工程卻正值當打之年，所謂有需求就有市場，「天舟一號」這位「快遞小哥」便光榮上崗了。目前關於「天舟一號」的「送快遞」方案尚無公開報導，不過我們可以通過「天舟一號」的外國前輩來了解太空「快遞小哥」的日常。
「天宮二號」空間實驗室（來源：CCTV）
我們知道，飛機空中加油尚且不輕鬆，要給空間站進行「太空加油」自然也絕非易事。作為空間站領域的「扛把子」，俄羅斯（前蘇聯）最早研究並實現了「太空加油」技術。俄羅斯最早的「進步號」貨運飛船帶有4個橡膠隔膜貯箱，其中2個裝燃料，2個裝氧化劑。當飛船和空間站完成對接後，它們的推進劑加注管道就會自動連接並檢查密封性。在確保密封無問題後，空間站上的壓縮機會將被補加貯箱裡的氮氣壓縮到高壓氣瓶中。而飛船則會通過高壓氮氣給加注貯箱加壓，這樣推進劑就被推送到了空間站上的被補加貯箱中。這一補加過程由地面或空間站控制，為避免推進劑洩露產生危害，需先加注燃料，再加注氧化劑。
空間站補加系統原理圖（來源：文獻[3]）
俄羅斯的「太空加油」技術被稱為壓縮機法，而美國「軌道快車」計劃則採用了泵輸送法的補加方案。這種方案在實施時，需要先連接飛船的補加貯箱氣腔與空間站的被補加貯箱氣腔，當2個氣腔實現壓力平衡後，便用泵把推進劑送入被補加貯箱。壓縮機法的一大缺點是質量大、能耗高，而泵輸送法則克服了這一缺點，且對各種太空飛行器都適用，「天舟一號」採用的極有可能也是泵輸送法。
掌握「太空加油」技術是我國實現空間站長期在軌飛行的重要前提，相信在不久的將來我們一定會常常聽到這樣的對話——天舟：「親，請開門！」天宮：「誰啊？」天舟：「送快遞的！」
中國載人航天系統組成（來源：中國載人航天官網）
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參考文獻：
[1] 觀察者網新聞. 天舟一號貨運飛船與長徵七號火箭準備就緒, 4月20日至24日擇機發射[EB/OL]. (2017-04-17)[2017-04-19]. http://www.guancha.cn/Science/2017_04_17_403974.shtml.
[2] 李虎林,楊震春,付朝暉. 推進劑在軌自動補加技術研究[J]. 中國航天,2012(12):36-39.
[3] 臧家亮. 空間站及其推進系統[J]. 載人航天,2003(2):29-36.
[4] 龔明方. 空間補加系統建模與仿真研究[D]. 國防科學技術大學,2007.
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