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HTV货运飞船

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HTV货运飞船
日本H-II无人货运飞船与国际空间站的交会过程
概述
目标： 补给国际太空站日本实验舱的无人太空船，于必需时可对国际太空站其他仓组进行补给
人员： 无人
相关参数
高度： 10米（含推进器高度）[1]
直径： 4.4米[1]
质量： 10,500千克[1]
酬载量 6,000千克[2]
加压载荷质量： 5,200千克[2]
不加压载荷质量： 1,500千克[2]
返回酬载量： 无[3]
发射时质量： 16.5吨[2]
加压空间体积
性能
使用时间： 单独飞行约100小时，待命可超过1周，与国际太空站对接约30天、最大可至60天[1]
远地点： 460公里[1]
近地点： 350公里[1]
倾角 51.6度[1]
HTV-1，H-II运输载具（白鹳号）一号机

H-II运输载具（H-II Transfer Vehicle，HTV）也称为白鹳号（KOUNOTORI），是一艘用来补给国际太空站的无人太空船。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）自1990年代初期即断断续续的设计和建造HTV；最先预定于2001年首次发射使用，后延后至2009年9月发射。至后、日本已于日本时间2009年9月11日凌晨2时1分，由种子岛宇宙中心发射HTV补给船，搭载于日本最新型H-IIB运载火箭一号机上，前往国际空间站进行运补物资任务[4]。

此外，在二号机发射前，JAXA进行了名称公募活动，最后于2010年11月11日发表结果，系列名称定名为“白鹳”（こうのとり，KOUNOTORI，日本传说中的幸运之鸟）[5]。

尺寸

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HTV太空船长度约10米，直径4.4米，最大重量16.5公吨，比俄国进步号太空船长度7.23米，直径2.72米，最大重量7.2吨；HTV的巨大酬载量达6公吨，是进步号酬载量的2倍以上。

运作过程

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抓握对接程序

HTV太空船主要用于向国际太空站供应大型实验设备与装置也能进行食物、水的补给。本身具有28具姿态调整火箭引擎与4具轨道修正主火箭引擎，与国际太空船会合对接是采用日本在1997年ETS-7技术实验卫星演进而来的抓握对接技术，HTV利用装置在电器舱的“近傍通讯系统（proximity communication zone）”与“交会激光雷达（Rendezvous laser radar）”来与国际太空站停泊、会合、对接的一系列动作。

白鹳号先被火箭送进51.6度倾角的低地轨道后，经过三次轨道变动提升高度，近傍通讯系统一进入国际太空站23公里范围内，先跟希望号太空实验室上建立通讯连结，接着透过“相对GPS航行（relative GPS navigation）­”导引飞行，沿着V-BAR航路，抵达国际太空站后方5公里的“接近起始点（Approach Initiation point）”，再以抛物线飞行轨道飞抵国际太空站下方500米的交会点（Rendezvous Insertion point），之后转换成会合激光雷达导引，借由太空船上的交会激光雷达发出激光至希望号下方的“交会反射器（Rendezvous laser radar reflector）”导引太空船沿着R-BAR航路接近国际太空站，太空船飞抵预先决定的把持带（Berthing Box /Capture Box）区域时，该处在接合处下方10米的位置，关闭所有主引擎与姿态调整引擎保持相对停止的“自由飘移状态（free drift）”，让加拿大机械臂捉住HTV太空船与国际太空站上的“共同接合结构（Commen Berthing Mechanism）”对接，正因为它省去了俄国APAS那种狭小直径的对接装置，直接透过口径较大型的CBM接合，使得HTV太空船的接口是唯一可以运输国际标准机架（International Standard Payload Rack）尺寸的太空船，具备通行大型舱内实验装置到国际太空站的舱室内以及具有非加压舱运送舱外设备机器的能力。

2018年11月11日，由白鹳7号首度搭载直径80公分左右的回收囊，并成功将国际太空站上的科学实验成果，成功送返地球[6]。

结构设计

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加压舱组
放置食物、水等太空人生活用补给品以及大型舱内实验设备，位于与太空站的对接处。除了HTV，俄罗斯进步号与欧洲ATV也都有运输物资到ISS上，但是HTV太空船采用日本独自开发的会合对接技术，使用近傍通讯系统PROX与会合雷达来接近国际太空站，以保持"相对停止"方式进行对接。这使得HTV可以拥有较大口径的对接口来停泊。
HTV接合口是1.27乘以1.27米大小的正方形，所以是唯一一个可让国际太空站标准货架（英语：International Standard Payload Rack）通过，执行运输在ISS内部加压空间里使用大型实验设备酬载的太空船。至于欧洲ATV与俄罗斯联盟/进步号则使用俄国Hybrid docking system，会受限于接合口直径只有0.8米，无法运输大型实验装置。另外HTV加压舱组也跟国际太空站一样维持一大气压与摄氏20度C的温度，国际太空站乘员可以在不穿宇航服下，直接进入加压舱组内部搬运物资实验设备。加压舱模组也配备12具姿态调整用引擎。
无加压舱组
放置国际太空站站外机械与希望号实验平台使用仪器的区域，使用机械臂吊出放置。HTV是当今唯一可以运送ISS舱外实验装置与机器组件的太空船。
电气舱
HTV无加压舱组的后部是容纳航行电子的电气舱是HTV的大脑。电器舱由导航控制、通讯、资料处理与电力供应四个子系统组成。这些子系统支持HTV太空船自动与远距离会合飞行，被H2B火箭送进轨道后，HTV使用相对GPS航行系统与会合激光雷达来接近ISS，太空船会在一预先决定的区域停止，该区域又称为"Berthing Box"，也就是在接合处下方10米的位置，然后加拿大机械臂将捉住它与ISS接合。电器舱也分配由HTV机身上的太阳能板产生的电力或电池电力给HTV其他舱组使用。
推进舱组
推进舱组配备有4具轨道变动的主引擎与16具姿态调整用引擎，在每次飞行任务时推进舱组可以携带2.4吨燃料；而在控制轨道高度提升与会合机动变轨时所需的火箭引擎燃料将由电器舱组发布指令控制。
近傍通讯系统（Proximity Communication System / PROX）：

三菱电机开发、安装于希望号太空实验室，由"PROX天线"、"PROX-GPS天线"、"PROX沟通设备（PROX communication equipment）"与"硬件指令面板（Hardware Command Panel / HCP）"构成；当太空船在V-BAR与抛物线轨道飞至太空站下方时的导引称为‘相对GPS航行（Relative GPS navigation）’。

会合激光雷达与反射器（Rendezvous laser radar & reflector）：

发出激光光的传感器安装在太空船上，接收会合激光的反射器则安装于希望号加压模组的下方，当太空船从R-BAR接近太空站时使用，此阶段的导引又称为‘会合激光航行（Rendezvous Sensor navigation）’。

发射结果

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机体名 照片 发射时间
（JST） 		结合完了时间[注 1]
（JST） 		分离时间[注 2] 重返大气层时间 备注
HTV技术实证机 2009年9月11日
2时1分46秒[7] 		2009年9月18日
7时26分[8] 		2009年10月31日
0时2分[8] 		2009年11月2日
6时26分[8]
白鹳号2号机 2011年1月22日
14时37分57秒[9] 		2011年1月28日
3时34分[10] 		2011年3月28日
22时29分[10] 		2011年3月30日
12时9分[10] 		原定2011年1月20日下午3时29分发射，但因天候不佳延期
白鹳号3号机 2012年7月21日
11时6分18秒[11] 		2012年7月28日
0时22分[12] 		2012年9月12日
20时50分[12] 		2012年9月14日
14时27分[12]
白鹳号4号机 2013年8月4日
4时48分46秒[13] 		2013年8月10日
3时38分[14] 		2013年9月5日
1时20分[14] 		2013年9月7日
15时37分[14]
白鹳号5号机 2015年8月19日
20时50分49秒[15] 		2015年8月25日
2时28分[16] 		2015年9月29日
1时53分[16] 		2015年9月30日
5时33分[16]
白鹳号6号机 2016年12月9日
22时26分47秒[17] 		2016年12月14日
3时24分[18] 		2017年1月28日
0时45分[19] 		2017年2月6日
0时6分[20] 		目的是清除太空垃圾
白鹳号7号机 2018年9月23日
2时52分27秒[21] 		2018年9月28日
3时08分[22] 		2018年11月8日
1时50分[23] 		2018年11月11日
6时38分[23]
白鹳号8号机 2019年9月25日
1时5分5秒[24] 		2019年9月29日
2时55分[25] 		2019年11月2日
2时20分[26] 		2019年11月3日
11时9分[27] 		原定2019年9月11日上午6时33分发射，但因发射台的突然火灾而延期
白鹳号9号机 2020年5月21日
2时31分0秒[28] 		2020年5月26日
3时25分[29] 		2020年8月19日
2时37分[30] 		2020年8月20日
16时7分[31] 		白鹳号系列飞船的最后一次任务，后续空间站补给任务由新型货运飞船HTV-X接替。

注释

[编辑]
  1. ^ 电力・通信ラインの结合をもって“结合完了”した日时。ロボットアームによる把持日时や共通结合机构（CBM）とのボルト缔结日时ではない。
  2. ^ ロボットアームによるCBMからの取り外し日时。

参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 H-II Transfer Vehicle "KOUNOTORI"（HTV）. Japan Aerospace Exploration Agency. 2007 [2010-11-11]. （原始内容存档于2010-11-16）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Overview of the "KOUNOTORI" （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Japan Aerospace Exploration Agency. Retrieved 2011-01-18.
  3. ^ JAXA. HTV Operations. 2007 [2011-01-02]. （原始内容存档于2011-01-26）. 
  4. ^ 联合报╱东京特派员陈世昌／10日电，补给太空站日发射无人太空船存档副本. [2009-10-05]. （原始内容存档于2009-10-09）. ,2009.09.11 03:07 am.
  5. ^ JAXA官方網站新聞稿：宇宙ステーション補給機（HTV）の愛称選定について. [2010-11-12]. （原始内容存档于2016-03-09）. 
  6. ^ 回收囊返地球 日首度从太空站带回物质 （页面存档备份，存于互联网档案馆）东京/中央社 2018-11-11
  7. ^ H-IIBロケット試験機による宇宙ステーション補給機（HTV）技術実証機の打上げ結果について. JAXA. 2009-09-11 [2009-09-27]. （原始内容存档于2021-04-27）. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 HTV1ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2009-11-02 [2015-08-25]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  9. ^ 　H-IIBロケット2号機による宇宙ステーション補給機「こうのとり」2号機（HTV2）の打上げ結果について（速報） (PDF). JAXA. 2011-01-26 [2011-02-05]. （原始内容 (PDF)存档于2021-04-26）. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 HTV2ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2011-03-30 [2015-08-25]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  11. ^ H-IIBロケット3号機による 宇宙ステーション補給機「こうのとり」3号機（HTV3）の打上げ結果について. JAXA. 2012-07-21 [2012-07-21]. （原始内容存档于2020-10-31）. 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 「こうのとり」3号機（HTV3）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2012-09-14 [2015-08-25]. （原始内容存档于2020-10-28）. 
  13. ^ H-IIB ロケット4号機　による宇宙ステーション補給機「こうのとり」4号機（HTV4）の打上げ結果について. JAXA. 2013-08-04 [2013-08-04]. （原始内容存档于2014-09-13）. 
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 「こうのとり」4号機（HTV4）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2013-09-07 [2015-08-25]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  15. ^ H-IIB ロケット5号機による宇宙ステーション補給機「こうのとり」5号機（HTV5）の打上げ結果について. 2015-08-19 [2015-08-20]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 「こうのとり」5号機（HTV5）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2015-08-25 [2015-08-25]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  17. ^ H-IIBロケット6号機による宇宙ステーション補給機「こうのとり」6号機（HTV6）の打上げについて. 2016-10-07 [2016-12-06]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  18. ^ 「こうのとり」6号機（HTV6）ミッション. 2016-12-14 [2016-12-14]. （原始内容存档于2020-05-22）. 
  19. ^ 「こうのとり」6号機（HTV6）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2017-01-28 [2017-01-28]. （原始内容存档于2020-05-22）. 
  20. ^ 写真で振り返る“こうのとり”6号机ミッション （页面存档备份，存于互联网档案馆） - JAXA・2017年2月7日
  21. ^ H-IIBロケット7号機による宇宙ステーション補給機「こうのとり」7号機（HTV7）の打上げ結果について. 2018-09-23 [2018-09-23]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  22. ^ 「こうのとり」7号機（HTV7）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2018-09-29 [2018-10-01]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  23. ^ 23.0 23.1 「こうのとり」7号機（HTV7）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2018-11-11 [2018-11-11]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  24. ^ H-IIBロケット8号機による宇宙ステーション補給機「こうのとり」8号機（HTV8）の打上げ結果について. 2019-09-25 [2019-09-30]. （原始内容存档于2021-04-26）. 
  25. ^ 「こうのとり」8号機（HTV8）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2019-09-29 [2019-09-30]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  26. ^ 「こうのとり」8号機がISSから分離しました. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. [2020-03-24]. （原始内容存档于2021-04-28）. 
  27. ^ 「こうのとり」8号機（HTV8）の大気圏への再突入完了を確認しました. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. [2020-03-24]. （原始内容存档于2020-12-08）. 
  28. ^ 宇宙ステーション補給機「こうのとり」9号機（HTV9）の打上げ結果について (新闻稿). MHI. 2020-05-21 [2020-05-21]. （原始内容存档于2021-02-27）. 
  29. ^ 「こうのとり」9号機（HTV9）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2020-05-26 [2020-05-26]. （原始内容存档于2021-05-21）. 
  30. ^ 「こうのとり」9号機（HTV9）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2020-08-19 [2020-08-19]. （原始内容存档于2021-05-21）. 
  31. ^ 「こうのとり」9号機（HTV9）ミッション. JAXA 宇宙ステーション・きぼう広报・情报センター. 2020-08-20 [2020-08-20]. （原始内容存档于2021-05-21）. 

外部链接

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