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“身强体壮”的天宫二号为何此时“退休”?专家这样说
华夏经纬网   2019-07-22 10:53:33   
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据中国载人航天工程办公室消息,天宫二号空间实验室已于北京时间2019年7月19日21时06分受控离轨并再入大气层,少量残骸落入南太平洋预定安全海域。天宫二号受控再入大气层,标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成。

  “天宫二号设计在轨寿命两年,目前在轨飞行已超过1000天。尽管已超期服役近一年,可平台及载荷功能正常、状态良好,所携带的推进剂仍很充足,可以继续支持其在轨飞行数年。”中国航天科技集团五院天宫二号总设计师朱枞鹏说,“无论从团队感情还是航天器在轨发挥的重要作用,我们都不愿与天宫二号割舍。”

  既然还“身强体壮”,天宫二号为什么现在就要退休?

  朱枞鹏表示,从在轨可靠性、安全性角度考量,必须对天宫二号进行受控离轨,以确保万无一失。这彰显了中国的大国担当与负责任的国际形象。

  他介绍,随着超期服役时间的不断增加,天宫二号的在轨可靠性会有所下降。一旦出现在轨异常,处于近地轨道、天宫二号会因稀薄大气的阻力,逐渐下落。如果以失控状态坠入大气层,一些高熔点材料有可能不会完全烧蚀,少量残骸有可能落到地面,危及地面人员安全。

  虽然地球表面大部分是海洋,残骸落到陆地尤其是人口密集区域的概率极低,但这种可能性毕竟存在。我国在天宫二号状态尚佳时实施受控离轨,就是为了彻底消除隐患,用百分百稳妥、安全的方式履行大国责任与担当。

  受控离轨是要让天宫二号在指定时刻落在指定区域,这并不是简单发出一个离轨指令就能实现的。

  为确保它落得准,天宫二号飞控团队综合考虑各方面因素,开展了多轮模拟仿真,制定了翔实的飞控实施方案。在飞控过程中,飞控人员要实时监控并快速调整天宫二号的离轨速度、角度,确保它以最佳姿势进入大气层。

  由于航天器在陨落过程中会发生解体,形成数量众多、姿态不可控制的碎片,以“天女散花”的方式从天而降,落区影响的区域可达上千公里。为此天宫二号飞控团队制定了多种应急处置预案,随时准备应对各种情况。

  这是我国航天史上第二次实施航天器受控离轨,首次受控离轨的是天舟一号货运飞船。

  不过,与天舟一号采取的“一步”飞控实施策略不同,天宫二号采取了“两步走”的飞控实施策略:第一步将轨道降低到近地点200公里的椭圆轨道;第二步再将轨道降至近地点70公里的椭圆轨道,进入大气层。

  朱枞鹏介绍,五院团队没有沿用以往成熟的技术而另辟蹊径,是为了更为充分、全面地搜集航天器主动离轨的各类数据,更好地掌握轨道特性。

  天宫二号成功受控离轨意义重大。

  在地球周围,大于10厘米的空间碎片超过2万个,这样大小的空间碎片,足以给航天器造成致命伤害。如果看过电影《地心引力》,就能知道它们的危害。为此,在轨飞行的航天器不得不时常变轨避障,保护自身安全。令人头疼的是,太空垃圾的治理非常困难。在离地球400多公里的近地轨道,太空垃圾需要十年时间才能自然衰落至大气层内烧掉。而中、高轨道上漂浮的碎片及废弃航天器,或将永远成为在轨航天器的路障。所以主动销毁即将废弃的航天器,避免让它们留在太空,是维护轨道环境的重要手段。

  天宫二号受控离轨,为广泛推广主动离轨技术提供了有力支撑。航天器在离轨过程中要不断调整姿态和速度,需要消耗一定燃料。如果受控离轨方案能不断优化,减少燃料消耗量,对航天器应用有很大价值。毕竟,“回家”所需的“干粮”越少,航天器能在太空工作的时间就越长。

  相关链接:

  天宫二号空间实验室自2016年9月15日发射入轨以来,先后与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船完成4次交会对接,成功支持2名航天员在轨工作生活30天,突破掌握航天员中期驻留、推进剂在轨补加等一系列关键技术,并在超期服役的300多天里,完成多项拓展试验,为中国空间站研制建设和运营管理积累了重要经验。

  ▲天宫二号与天舟一号交会对接

  作为我国第一个真正意义上的太空实验室,天宫二号共搭载14项约600公斤重的应用载荷,以及航天医学实验设备和在轨维修试验设备,开展60余项空间科学实验和技术试验,圆满完成各项既定任务,取得一大批具有国际领先水平和重大应用效益的成果。

  空间冷原子钟

  其中,天宫二号搭载的空间冷原子钟是国际上首台在轨运行的冷原子钟,根据在轨测试结果推算冷原子钟日稳定度达到7.2E-16;中欧联合研制的伽玛暴偏振探测仪(POLAR)是国际首台宽视场、高效率的专用宇宙伽马射线暴偏振探测仪器,成功探测到55个宇宙伽玛暴事例,为国际伽玛暴联合探测做出了重要贡献。此外,天宫二号还搭载太空养蚕、双摆实验、水膜反应等3个香港中学生太空科技设计大赛获奖的实验项目,取得了良好的社会效益。

  中国载人航天工程于1992年正式立项实施,按照“三步走”发展战略,先后成功将11艘载人飞船、1艘货运飞船、1个目标飞行器、1个空间实验室送入太空,实现11名航天员共14人次太空飞行和安全返回,圆满完成第一步、第二步全部既定任务,为第三步建造中国人自己的载人空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题,奠定了坚实基础。

  2019年6月12日,中国载人航天工程办公室和联合国外空司,在维也纳联合发布第一批中国空间站空间应用国际合作项目定选结果,来自全球5大洲17个国家的9个项目成功入选,标志着中国载人航天工程迈出从独立自主发展到全球合作的重要一步。

  目前,工程全线正在全力以赴加紧备战空间站飞行任务。

  天宫二号大事记:

  2016年7月9日,天宫二号运抵酒泉卫星发射中心载人航天发射场,开展总装和测试工作。

  2016年9月15日22时04分,长征二号F T2运载火箭搭载天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心成功发射。

  2016年10月19日,神舟十一号载人飞船与天宫二号成功实现交会对接。航天员景海鹏和陈冬入驻天宫二号。

  2016年10月23日7时31分,天宫二号成功释放伴随卫星。

  2017年4月22日,天舟一号货运飞船与天宫二号顺利完成自动交会对接。这是天宫二号首次与货运飞船进行交会对接。

  2017年4月27日,天舟一号货运飞船与天宫二号成功完成首次推进剂在轨补加试验。

  2017年6月15日,天舟一号货运飞船与天宫二号完成第二次推进剂在轨补加试验。

  2017年6月19日,天舟一号货运飞船完成与天宫二号的绕飞和第二次交会对接试验。

  2017年9月12日,天舟一号货运飞船完成与天宫二号的自主快速交会对接试验。

  2018年9月15日,天宫二号空间实验室圆满完成了在轨运行2年的目标,取得了阶段性胜利。

  2019年7月19日,天宫二号空间实验室圆满完成任务,再入大气层,少量残骸落入指定海域。

  郭兆炜 保石 科技日报记者 付毅飞

 

责任编辑:胡光曲

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