天宫一号已经退役,为何不让它出门太空深处,而是坠毁地球?

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问题:天宫一号已经退役,为什么不让它飞往太空深处,而是坠毁地球?

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天宫一号今年将“受控”坠落 航天专家:不会危害地面

回答:

  天宫一号

作为我国第一个目标飞行器,天宫一号在其太空旅途将尽之际再一次走近公众视野:前不久,部分外媒有关“天宫一号已失控并将撞向地球,对地面造成安全威胁”的说法一时间甚嚣尘上。我国多位航天专家对此回应道:天宫一号一旦“受控”坠落,剩余残骸将落入指定海域,不会危害地面。

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据中国载人航天工程官方网站4月1日发布最新消息,2018年4月1日8时天宫一号运行在平均高度约167.6公里的轨道上,初步预计天宫一号将在北京时间2018年4月2日再入大气层,然后极速坠毁。

  最近,部分外媒将天宫一号目标飞行器当作炒作目标,称其已经失控并将撞向地球,对地面环境及安全造成威胁。这一论调并非首次出现。

提起天宫一号,中国人并不陌生,2011年9月29日该飞行器发射升空,标志着我国迈入载人航天工程“三步走”战略的第二步第二阶段,换言之,这标志着我国已经拥有建立初步空间站,即短期无人照料的空间站的能力。

天宫一号是我国第一个目标飞行器,于2011年9月29日发射升空,先后与神舟飞船进行6次交会对接,在全面完成任务后于2016年3月16日起正式终止数据服务,进入轨道衰减期。

  中国航天科技集团五院空间实验室系统总设计师朱枞鹏对此予以否认。朱枞鹏日前对科技日报记者表示,我国一直在监控天宫一号,预计在今年上半年让它坠落。其坠入大气层后就会烧毁,剩余残骸将落入指定海域,不会危害地面。

此后3年里,天宫一号先后与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船交会对接,系统验证了自动交会对接、人控/手动交会对接等关键支撑技术,让我国成为世界上第三个自主掌握空间交会对接技术的国家。2016年3月16日,这个战功赫赫的“中国造”全面完成使命,正式终止数据服务。当时就有天宫一号坠落将产生安全威胁的说法。2016年9月,在天宫二号发射升空之际,中国载人航天工程新闻发言人、载人航天工程办公室副主任武平对此回应——

我们知道,不论卫星还是其他,当发射升空后达到第一宇宙速度即可围绕地球飞行,几乎不需要动力。但实际上,在离地球200到400公里的太空仅是空气稀薄,并非完全真空,天宫一号长时间飞行会受到微阻力,高度缓慢下降,所以就需要偶尔点火发动机,通过动力维持轨道高度。

  实际上,天宫一号失控的说法毫无依据,中国载人航天工程办公室至今仍定期发布其轨道状态。最近一期公告显示,2017年12月17日至24日,天宫一号运行在平均高度约286.5公里的轨道上(近地点高度约272.6公里、远地点高度约300.4公里、倾角约42.85度),姿态稳定,形态未发生异常。

天宫一号运行轨道仍在持续、密切的跟踪监视之中,平均轨道高度约370公里,而且正以每天100米的速度衰减,在寿命末期,将主动离轨,陨落南太平洋。

天宫一号约八吨重,是我国第一个验证飞行器,验证相关技术,为天宫二号做准备,它不具备在轨加注燃料的功能,当初发生升空时携带的燃料也是有限的,所以当燃料耗尽后就再无能力维持轨道高度,更没有动力推向外太空。当天宫一号的轨道下降到200公里后,大气开始浓密,阻力大增,这时的天宫一号会断崖式下降,极速坠毁。

  天宫一号是我国首个目标飞行器,于2011年9月29日发射升空,曾先后与神舟八号、九号、十号飞船交会对接。2016年3月16日,天宫一号全面完成使命,正式终止数据服务。

这种“跟踪监视”持续至今,并通过中国载人航天工程办公室官方网站对外发布“天宫一号目标飞行器轨道状态每周公告”。最近一次的公告提到:2017年12月17日至12月24日,天宫一号运行在平均高度约286.5公里的轨道上,姿态稳定,形态未发生异常。

回答:

  航天专家庞之浩向科技日报记者介绍,运行在近地轨道的大型航天器退役后,国际通行的做法是让其受控坠落到南太平洋一处远离大陆的深海区,那里被称为“航天器坟场”。俄罗斯的和平号空间站、进步号系列飞船,美国的康普顿伽马射线望远镜等都落在那儿。

航天科技集团五院空间实验室系统总设计师朱枞鹏近日在接受媒体采访时也提到,我国一直在监控天宫一号,他还透露,预计在今年上半年让它坠落。其坠入大气层后就会烧毁,剩余残骸将落入指定海域,不会危害地面。

天宫一号是我国2011年9月29日发射升空的第一个目标飞行器(实验性空间站),标志着我国载人航天迎来第二阶段的最大进展“突破航天员出舱活动技术,空间飞行器的交会对接技术”。自2011年11月9号开始,天宫一号先后与神舟八号、神舟九号和神舟十号成功进行了交会对接,验证了我国载人航天的一系列关键技术。天宫一号原定仅两年的寿命,但是一直超期服役到2016年3月底才宣布中断数据链接,可以说是一次非常成功的宇航任务了。

  让大型航天器受控坠落是门技术活,与返回式卫星或飞船再入大气有同有异。对此我国已有丰富经验。

事实上,让航天器受控坠落有其国际惯例。航天专家庞之浩表示,运行在近地轨道的大型航天器退役后,国际通行的做法是让其受控坠落到南太平洋一处远离大陆的深海区,那里被称为“航天器坟场”。俄罗斯的和平号空间站、进步号系列飞船,美国的康普顿伽马射线望远镜等都坠落于此。

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  记者了解到,除了多次控制神舟飞船和返回式卫星精准返回,2014年11月1日,我国探月工程三期再入返回飞行试验器以第二宇宙速度从月球轨道返回,通过在大气层表面“打水漂”的方式减速,最终落在内蒙古预定位置。在受控坠落方面,我国于2009年远隔40万公里,控制嫦娥一号卫星撞击月球“丰富海”地区。2017年9月,我国又控制天舟一号飞船离轨,经过两次制动进入大气层烧毁,残骸坠入“航天器坟场”。

不同的是,天宫一号重量仅约8.5吨,相比20吨级的和平号空间站等体量小不少,庞之浩说,只要燃烧充分,不会留下太多残骸。

那么退役后的天宫一号为什么要坠落回地球,而不是飞往太空深处呢?我们知道,任何航天飞行器都遵循万有引力定律,当达到第一宇宙速度后,无需再施加动力也会继续围绕地球旋转而不用担心它会掉下来。但是这仅仅是理想情况,实际中地球周围被大气层包围,虽然大多数卫星运行的轨道空气都很稀薄,但是仍然会有空气分子与卫星碰撞,导致卫星缓慢减速,所以大多数的卫星都会携带燃料,当速度降低到不足以维持轨道的情况下就会打开发动机加速,从而回到原来的轨道。

  庞之浩介绍,受控坠落时,首先要在合适的位置、角度、姿态下,向航天器发出制动指令,让其产生适当的制动力,以离开当前轨道,进入坠向落区的轨道。各方面都需要精心计算。2001年,“身患重病”的和平号空间站在进步号飞船的协助下离轨坠落,成为国际经典案例。如果以天宫一号为例,受控坠落时则先要调个头,变成“倒退”状态,让原本朝后的推进器向前点火,通过反推实现制动离轨。

按照武平此前的说法,经分析,天宫一号大部分结构部件将在陨落过程中烧蚀销毁,对航空活动以及地面造成危害的概率很低,可能性极小。

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