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“身强体壮”的天宫二号为何此时“退休”?专

时间:2019-07-20 16:04 来源: 编辑:

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“身强体壮”的天宫二号为何此时“退休”?专家这样说,朱枞鹏表示,从在轨可靠性、安全性角度考量,必须对天宫...

  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。

  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。

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