我国首个货运飞船“天舟一号”发射在即，作为中国第一位太空“快递小哥”，“天舟一号”自然令万众瞩目。“天舟一号”的核心任务之一是实施推进剂在轨补加技术，也就是俗称的“太空加油”。按计划，“天舟一号”将和“天宫二号”进行3次自主快速交会对接，完成3次“太空加油”任务。看到这里，有些小伙伴难免疑惑：飞机空中加油的事儿倒是经常听说，但“太空加油”是什么鬼？
“天舟一号”想象图（网络图）
其实，推进剂在轨补加技术可谓是空间站建设的标配。随着航天技术的发展，人们越来越关注如何延长航天器的在轨寿命。虽说太空中接近真空状态，但近地轨道空间站在运行过程中还是会受到残存大气阻力的作用，其轨道高度因此会逐渐降低。而空间站的推进剂携带量是有限的，一旦“弹尽粮绝”，岂不是要一头撞向地球？
为了避免这种状况，让空间站维持恒定的轨道高度，延长其在轨运行寿命，就需要及时补充燃料，“太空加油”技术便应运而生了。过去中国没有自己的空间站，也一直被排除在国际空间站的玩家之外，因而一直没有开通“太空快递”业务。而如今，国际空间站行将退役，而我国的载人空间站工程却正值当打之年，所谓有需求就有市场，“天舟一号”这位“快递小哥”便光荣上岗了。目前关于“天舟一号”的“送快递”方案尚无公开报道，不过我们可以通过“天舟一号”的外国前辈来了解太空“快递小哥”的日常。
“天宫二号”空间实验室（来源：CCTV）
我们知道，飞机空中加油尚且不轻松，要给空间站进行“太空加油”自然也绝非易事。作为空间站领域的“扛把子”，俄罗斯（前苏联）最早研究并实现了“太空加油”技术。俄罗斯最早的“进步号”货运飞船带有4个橡胶隔膜贮箱，其中2个装燃料，2个装氧化剂。当飞船和空间站完成对接后，它们的推进剂加注管道就会自动连接并检查密封性。在确保密封无问题后，空间站上的压缩机会将被补加贮箱里的氮气压缩到高压气瓶中。而飞船则会通过高压氮气给加注贮箱加压，这样推进剂就被推送到了空间站上的被补加贮箱中。这一补加过程由地面或空间站控制，为避免推进剂泄露产生危害，需先加注燃料，再加注氧化剂。
空间站补加系统原理图（来源：文献[3]）
俄罗斯的“太空加油”技术被称为压缩机法，而美国“轨道快车”计划则采用了泵输送法的补加方案。这种方案在实施时，需要先连接飞船的补加贮箱气腔与空间站的被补加贮箱气腔，当2个气腔实现压力平衡后，便用泵把推进剂送入被补加贮箱。压缩机法的一大缺点是质量大、能耗高，而泵输送法则克服了这一缺点，且对各种航天器都适用，“天舟一号”采用的极有可能也是泵输送法。
掌握“太空加油”技术是我国实现空间站长期在轨飞行的重要前提，相信在不久的将来我们一定会常常听到这样的对话——天舟：“亲，请开门！”天宫：“谁啊？”天舟：“送快递的！”
中国载人航天系统组成（来源：中国载人航天官网）
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参考文献：
[1] 观察者网新闻. 天舟一号货运飞船与长征七号火箭准备就绪, 4月20日至24日择机发射[EB/OL]. (2017-04-17)[2017-04-19]. https://www.guancha.cn/Science/2017_04_17_403974.shtml.
[2] 李虎林,杨震春,付朝晖. 推进剂在轨自动补加技术研究[J]. 中国航天,2012(12):36-39.
[3] 臧家亮. 空间站及其推进系统[J]. 载人航天,2003(2):29-36.
[4] 龚明方. 空间补加系统建模与仿真研究[D]. 国防科学技术大学,2007.
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