天舟五号（Tianzhou-5），是中国空间技术研究院抓总设计研制的天舟系列货运飞船第五艘。

进入21世纪，世界上已有的空间货运飞船主要包括俄罗斯的“进步号”系列货运飞船、欧洲的自动转移飞行器（ Automated Transfer Vehicle，ATV）、日本的轨道转移飞行器（H-II Transfer Vehicle，HTV，有密封和半开放两种型谱）、美国的“天鹅座”（Cygnus）货运飞船和“龙”（Dragon）货运飞船。

在中国空间站工程建设阶段，中国需要研制、发射由多个舱段构成的空间站和为之提供发射运输服务的运载火箭、载人飞船、货运飞船，以及建造相应的地面支持系统，建成完整配套的空间站工程大系统。空间站建造完成后，进入运营和管理阶段。该阶段的主要任务是：开展长期、持续的载人航天活动和空间科学研究、空间应用、技术试验等活动，充分发挥空间站应用效益；根据空间科学研究、空间应用和国际合作的需要，进行空间站扩展和载荷更换；对空间站进行维护维修和评估，延长使用寿命。

对中国空间站而言，货运飞船补给任务周期被定为空间站任务周期，需要对其进行规划，因为它的货运能力直接影响空间站的运营成本和寿命。为此，中国在 2010年前后，开展了货运飞船技术论证，对中国国外几种成功的货运飞船的总体设计进行深入分析，从中吸取经验，并找出共性的设计问题作为参考和借鉴。

天舟货运飞船是中国载人空间站工程的重要组成部分，在充分继承天宫一号目标飞行器和载人飞船技术的基础上研制，主要任务是为空间站（空间实验室）补加推进剂和运输货物，并将空间站废弃物带回大气层烧毁。天舟货运飞船采用型谱化方案，设计了全密封货物舱、半密封货物舱、全开放货物舱和推进舱四个模块，形成全密封、半密封和全开放货运飞船3种型谱，满足空间站不同货物运输需求。

2011年，航天科技集团五院就开始着手进行货运飞船的立项论证工作，确立了货物舱和推进舱两舱构型总体技术方案，并将天舟一号作为中国首艘试验性货运飞船，以验证飞船平台设计本身的合理性。

2012年7月，天舟货运飞船系统进入初样研制工作。在历经两年的研制试验中，按照初样研制技术流程，完成了电性船、结构热控船、初样船研制和半密封货物舱结构生产，通过了各项测试和试验考核，确定了正样技术状态，完成了正样舱体结构投产和正样准备工作。

2014年8月27日，天舟货运飞船转正样评审会认为，货运飞船完成了初样技术流程规定的工作项目，经试验验证，初样设计合理，功能和性能满足工程总体要求，初样研制过程技术状态受控，符合工程总体、集团公司对初样转正样的要求，具备转入正样研制阶段条件。后续将按照工程任务研制管理程序，在工程总体批复后正式转入正样阶段。

2015年9月7日，中国载人航天工程网公布，中国航天货运飞船系统主要任务是研制“天舟”号货运飞船。天舟货运飞船负责为空间站（或空间实验室）运输补给物资和载荷、补加推进剂、在轨存储和下行废弃物资，任务结束后受控陨落于预定区域。天舟货运飞船研制：

总体单位：中国空间技术研究院

总指挥：冯永

总设计师：白明生

2017年1月12日，中国航天科技集团公司及所属中国空间技术研究院在北京联合组织召开了天舟一号货运飞船出厂评审会，一致同意通过天舟一号出厂评审。天舟一号货运飞船为全密封货运飞船，起飞质量13吨，物资运输能力6吨，采用两舱构型。

2017年4月20日，天舟一号成功发射并进入预定轨道；于2017年4月22日与天宫二号完成首次对接。

2021年5月至2022年5月，中国先后发射天舟二号、天舟三号和天舟四号货运飞船入轨，并与中国空间站交会对接。

天舟五号飞船是世界现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。在天舟三号和天舟四号的基础上，天舟五号进行了多项改进，进一步提升了载货能力，其货物装载密度已达300千克/立方米。天舟一号时只带了4吨多一点的货，到天舟五号时载货已超过5吨。天舟五号货运飞船的载货比已经达到0.51以上，是而今世界上载货比最高、运输效率最好的货运飞船。中国空间站建成后形成“三舱三船”构型，其中的“三船”包括：天舟五号货运飞船、神舟十四号、神舟十五号载人飞船。

2022年6月4日，在神舟十四号载人飞行任务新闻发布会上，中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍，在轨驻留期间，神舟十四号乘组三名航天员将迎来空间站两个实验舱以及天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船的来访对。

2022年8月8日，中国载人航天工程网公布天舟五号货运飞船飞行任务标。

2022年8月12日，中国载人航天工程办公室正式发布包括天舟五号在内的后续三次飞行任务标识。

8月12日，中国载人航天工程办公室正式发布后续三次飞行任务标识，分别是“梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船”。9月18日，中国空间站工程还有3次重大发射任务公布，其中有：天舟五号货运飞船将发射，运送更多“太空物资”。

2022年10月11日，执行天舟五号飞行任务的长征七号遥六运载火箭安全运抵文昌航天发射场。

2022年11月9日，天舟五号货运飞船与长征七号遥六运载火箭组合体垂直转运至发射区。11月10日，天舟五号货运飞船任务组织了发射前系统间全区合练。天舟五号货运飞船各系统已做好发射前准备工作。

2022年11月，由航天科技集团五院529厂承担的天舟五号燃料电池搭载载荷项目顺利完成了在轨实验任务。

天舟五号飞船作为与天舟三号、天舟四号同批次生产的货运飞船，总体设计和基本结构相同。与第一批次生产的天舟一号和天舟二号飞船相比较，新一批次的货运飞船在充分继承天舟二号货运飞船研制和飞行成果基础上，整体开展了系统优化设计，简化了平台配置，提高了运输效率，元器件也更加自主可控。最明显的是在货物装载方面进行了持续优化和改进，装载密度更大，货物在发射场安装的效率更高，装载的货包数量比天舟二号增加了25%。

天舟五号货运飞船重约13.5吨，总长10.6米，舱体最大直径3.35米，太阳电池翼展开后的最大宽度近15米。飞船采用货物舱和推进舱两舱设计，货物舱用于运输各类物资，推进舱提供能源和动力。同时，飞船新增货物保障、推进剂补加、绕飞交会对接、手控遥操作、组合体姿轨控制支撑功能。

天舟系列货运船由货物舱和推进舱组成，其中货物舱安装货物、设备，推进舱为货运飞船提供电力能源、推进控制动力并装载推进剂，是截至2022年为止中国发射的体积最大、质量最大的航天器。该货运飞船包括13个分系统：结构与机构分系统、制导导航与控制分系统、测控通信分系统、数据管理分系统、电源分系统、仪表与照明分系统、推进分系统、对接机构分系统、热控分系统、环境控制分系统、货运保障分系统、空间技术试验分系统和总体电路分系统。

天舟系列货运飞船采用型谱化方案，设计了全密封货仓、半密封货物舱、全开放货物舱和推进舱4个模块，可形成全密封、半密封和全开放货运飞船三种型谱，能满足空间站不同货物的运输需求。采用模块化设计可提高货运飞船的任务适应能力，便于任务拓展，使空间站建造类似于“搭积木”。由于模块间技术和产品可实现共享和通用，从而降低了研制成本，缩短了研制周期，能通过有限的飞行试验快速提高平台可靠性。

天舟五号是中国空间站建造完成阶段的最后一艘执行应用性运输任务的货运飞船，也是空间站三舱建成形成“T”字基本构型之后的首发货运飞船。根据任务要求，天舟五号采用货物舱全密封状态。

天舟飞船的货物舱由前锥段、柱段和后锥段组成。前锥段主要安装主动对接机构、交会对接设备和补加设备，用于支持与目标飞行器的交会对接和推进剂补加。柱段根据物资运送需求，有密封和非密封两种结构，可运送大型暴露载荷及设备，如在空间站在轨释放的卫星。柱段舱外可安装空间碎片防护板、推进剂补加管路及货物，内部安装照明灯和环控生保设备。后锥段安装有一些平台电子设备。全密封货物舱柱段长4米，上行货物装载空间大于21立方米；半密封货物舱柱段分两个部分，前半部分与前锥段形成密封货舱，上行货物装载空间大于11立方米，后半部分为开放式的货盘，用于放置小型的暴露载荷柔性太阳电池翼。

推进舱是非密封的柱状构型，安装有电源系统、推进补加系统、测控与通信系统、主承力模块等重要平台设备。舱外安装两个半刚性太阳电池翼和一个中继天线。舱底中心安装了4个490牛轨控发动机、4个150牛正推发动机、4个平移机组。

长征七号运载火箭作为天舟五号飞船的载具，是中国载人航天工程为满足中国空间站工程发射货运飞船而研制的新一代中型运载火箭，火箭全长53米，采用“二级半”构型，芯一级、芯二级直径3.35米，4个助推器直径2.25米，采用液氧、煤油等无毒无污染燃料作为推进剂，火箭起飞质量约597吨，近地轨道（LEO）运载能力为14吨，700千米太阳同步轨道运载能力约5.5吨。

长征七号火箭，作为中国新一代中型运载火箭，自首飞以来已经执行4次天舟系列货运飞船发射任务。长征七号火箭是中国第一型“数字火箭”，采用全数字化手段研制，使用了无毒无污染的液氧煤油推进剂，更加科学环保，还能防风防水防盐雾。

长征七号遥六运载火箭为发射天舟五号进行了10项技术改进，总体技术状态趋于稳定，测发周期也由最初的42天逐步缩减到27天，还重点通过并行或合并测试项目、优化使用维护条件、简化操作复杂的项目等，不断提高测试发射效率。

北京时间2022年11月12日10时03分，搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，天舟五号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道，飞船太阳能帆板顺利展开工作，发射取得成功。

北京时间2022年11月12日12时10分，天舟五号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。原来天舟二号到天舟四号货运飞船执行飞行任务，需要经历6次变轨，然后到达离空间站大概50千米左右的瞄准点，随后要逐渐逼近，不断地确认位置关系，调整飞船的姿态和速度，最终追上目标飞行器完成对接。而上述过程，天舟五号货运飞船只经过2次变轨便完成，首次实现了两小时自主快速交会对接，创造了世界纪录。

北京时间2022年11月13日14时18分，神舟十四号航天员乘组成功开启天舟五号货物舱舱门，在完成环境检测等准备工作后，于15时03分顺利进入天舟五号货运飞船。后续，航天员乘组按计划开展货物转运等相关工作。

根据飞行任务规划，天舟五号飞船实施主动离轨受控陨落。即在飞行任务结束后，天舟五号由地面飞控工作人员决策，实施主动离轨，通过降轨控制，受控地坠落于南太平洋指定区域。中国航天器采用主动离轨方式，受控落到预定区域。既能避免自身成为太空垃圾，又可避开离轨过程中的不可控因素，防止对地面人身财产造成威胁。

2022年12月18日，天舟五号货运飞船成功释放“澳门学生科普卫星一号”。

2023年5月5日15时26分，天舟五号货运飞船顺利撤离空间站组合体，转入独立飞行阶段。

2023年6月6日3时10分，天舟五号货运飞船完成与空间站组合体再次交会对接。

2023年9月11日16时46分，已完成全部既定任务的天舟五号货运飞船，顺利撤离空间站组合体，转入独立飞行。9月12日9时13分，圆满完成既定任务的天舟五号货运飞船已受控再入大气层。货运飞船绝大部分器部件在再入大气层过程中烧蚀销毁，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。

天舟五号货运飞船携载上行物资约6.7吨，装载了航天员系统、空间站系统、空间应用领域的货物以及实验载荷超过5.2吨，携带补加推进剂1.4吨，将为神舟十五号飞行乘组3人6个月在轨驻留、空间站组装建造和空间应用领域提供物资保障。还搭载“澳门学生科普卫星一号”小微卫星、宇航用氢氧燃料电池、空间宽能谱高能粒子探测载荷等试验项目，未来也将陆续开展在轨科学试（实）验。该批载荷将在空间失重环境下开展科学实验，对一些前沿航天关键技术进行验证。

此外，天舟五号货运飞船还搭载了植物种子，用于开展航天育种实验。种子主要包括水稻、小麦、玉米等主粮作物和少量林木种子。后续，这些种子将通过载人飞船返回地面，经过地面培育后投入市场。

天舟五号货运飞船上搭载的由航天科技集团五院自主研发的燃料电池发电系统载荷，计划开展中国首次燃料电池空间在轨试验，为后续宇航燃料电池应用设计提供理论指导和数据支撑，推动宇航燃料电池工程应用发展，为中国载人探月任务推进提供支持。

2022年11月12日，空间站双光子显微镜搭乘天舟五号货运飞船成功运抵中国空间站，成为世界首台进入太空的双光子显微镜。

天舟五号货运飞船采用2小时快速交会对接模式，对接于天和核心舱的后向对接口，从最初的几十小时，到6.5小时，再到如今2小时，越来越快的速度、越来越准的精度、越来越稳的力度，彰显着对接机构优越。作为空间站建造的关键核心产品，对接机构是实现空间站各个舱段间在轨连接、组合运行的重要系统。自2011年对接机构首次成就“太空之吻”以来，至此已有21套对接机构在轨完成了25次成功。但每一次“太空之吻”并不是简单的复制，随着空间站构型的不断改变，空间站组合体的体量也在不断变化。从“一”字构型、“L”构型、“T”构型，多构型带来的全新状态也是对接机构必须面临的全新考验。

此次天舟五号的对接目标达到80吨量级，是空间站建造以来对接机构迎来的最大吨位，作为一款为空间站而生的2.0版对接机构，在设计阶段就充分考虑到空间站建造需要具备的8~180吨各种吨位、各种方式的对接能力。研制方对天舟五号对接机构开展了数十次与80吨对接目标的捕获缓冲试验，验证了产品的可靠性，确保对得准、锁得紧。

与天舟货运飞船原来的交会对接相比，天舟五号飞船主要从两方面进行了方案的调整，而实现了时间的进一步缩短。一是优化了交会对接的控制制导策略，远距离导引过程飞行时间由多圈次压缩为不到一圈，将多次轨道机动压缩为了两次综合轨道机动，该部分用时由原来的约4个多小时减少到约1个小时。二是在近距离自主控制段，减少了多个用以确认飞船状态的停泊点，类似动车组减少经停车站数量一样，加快了接近速度。如此，该方面的时长由2个多小时缩短为约40分钟。天舟五号货运飞船示意图

中国空间站长期在轨运行需要推进剂补加，天舟货运飞船联合空间站采用“增压气体回用＋推进剂恒压挤压”技术方案。货运飞船完成与被补加飞行器的推进剂管路对接与密封，由被补加飞行器压气机将贮箱气腔内增压气体回抽至气瓶，降低贮箱背压，以具备接收推进剂条件，货运飞船再以恒压方式将推进剂输送至被补加飞行器膜盒贮箱，并吹除连接管路推进剂和脱开连接管路，完成推进剂补加。

中继终端

天舟五号货运飞船在进入太空后，中继终端在第一时间开机并与天链中继卫星实现“太空握手”，建立星间链路，从而搭建了从天舟五号到中继卫星再到地面的“太空天路”。通过这条太空天路，为天舟五号装上了“千里眼”和“顺风耳”，地面可以通过太空天路看到距离地球400千米外的景象，并且实现信息的相互传递。

天线网络

天舟五号以天基测控为主实施在轨飞行控制，天线网络作为“神经中枢”，主要完成飞船测控指令信号的上传和下达，天舟五号货运飞船执行对接等在轨任务，需要确保各项操作指令实时准确，“神经中枢”的高可靠性将成为该任务的重要保障之一。

空间燃料电池

天舟五号货运飞船，搭载了燃料电池发电系统载荷，计划开展中国首次燃料电池空间在轨试验。基于燃料电池的再生能源系统是而今最轻的高能可充电池比能量的数倍，可以满足未来载人探月任务能源系统需求。

综合显示单元

天舟五号针对货运飞船任务要求，其综合显示单元产品上首次应用了新型高性能处理器平台，采用多项关键技术。其中处理器抗辐照加固技术和触摸屏抗辐照技术，在有辐照环境的一些特殊工业领域中，存在有价值的技术应用前景。

照明设备保障

在货运飞船与空间站交会对接，以及航天员进入货运飞船舱内工作的过程中，都需要良好的照明环境。天舟五号货运飞船装备了包括舱内照明、舱外泛光照明、紧急灯光指示等多种照明产品。为了满足空间复杂恶劣环境要求，货运飞船交会对接设备采用先进的固态照明光源，并针对空间环境进行了专项加固，实现了远距离透光照明。

中国载人航天工程网公布天舟五号货运飞船飞行任务标。

天舟五号货运飞船入轨后顺利完成状态设置，采取自主快速交会对接模式，成功对接于空间站天和核心舱后向端口。在飞行任务中，首次实现了两小时自主快速交会对接，创造了世界纪录。两小时的快速交会对接对于中国空间站的长期在轨运营有着非常现实的意义，可以极大提高中国的太空紧急救援能力，将大大缩短运输时间，使运输特殊鲜活试验品成为可能。如果将该技术应用于神舟载人飞船，将大大减少航天员赴空间站的飞行时间，尽快进入空间站。该技术突破对于提升中国空间交会对接水平、提升空间站任务应急物资补给能力具有重要意义。

天舟五号货运飞船是中国空间站三舱建成后的首个来访飞行器，首次与“T”字构型组合体（含径向停靠载人飞船）实施对接，对接目标达80吨量级，这也是中国首次在空间站有人驻留情况下实施货运飞船交会对接，具备故障情况下手控遥操作交会对接任务备份能力，提高了近距离交会过程可靠性。为中国后续实施更快速的载人交会对接进行技术验证，巩固了中国在空间交会对接领域的先进地位。（中国载人航天网、中国航天科技集团有限公司、上海航天 评）