張亞鋒 科技日報(bào)記者 付毅飛 劉園園
北京時間3月31日，天舟二號貨運(yùn)飛船按照既定任務(wù)計(jì)劃，實(shí)施受控離軌，再入大氣層，順利回到地球母親的懷抱。
天舟二號為什么要實(shí)施離軌再入？它是怎樣受控離軌的？航天科技集團(tuán)五院天舟二號貨運(yùn)飛船總體主任設(shè)計(jì)師楊勝接受媒體采訪時進(jìn)行了解讀。
受控離軌，體現(xiàn)大國擔(dān)當(dāng)
楊勝告訴記者，天舟二號已圓滿完成空間站建造階段的各項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，以及在軌拓展試驗(yàn)驗(yàn)證，為了不占用軌道資源，為其他航天器創(chuàng)造安全干凈的空間環(huán)境，按照國際慣例對完成任務(wù)后的在軌航天器實(shí)施離軌操作，這是中國航天履行大國責(zé)任的必然選擇。
“一般而言，10厘米以上的空間碎片，對在軌航天器來說，一旦撞上就是滅頂之災(zāi)。”楊勝解釋說，這些空間碎片，經(jīng)常讓飛馳的航天器不得不采取變軌措施進(jìn)行避撞，以確保自身安全，有時會嚴(yán)重影響在軌飛行任務(wù)甚至導(dǎo)致任務(wù)失敗?？臻g碎片的治理非常困難，在400千米高度的近地軌道上，空間碎片需要幾年甚至十幾年才能逐漸離軌消失。
楊勝分析，此次天舟二號任務(wù)期滿后按照國際慣例實(shí)施離軌操作，既可以減少空間碎片的數(shù)量，避免對在軌航天器和地面產(chǎn)生危害；又可以為全球空間碎片環(huán)境治理發(fā)揮重要作用，避免占用軌道資源，是中國航天履行大國責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，樹立負(fù)責(zé)任大國形象的重要選擇。
分次控制，精確控制隕落
那么，天舟二號又是如何受控離軌的？
楊勝介紹，低軌道上的衛(wèi)星或其他航天器壽命末期在大氣阻力或控制系統(tǒng)作用下，軌道逐漸降低，當(dāng)降低到100-120千米左右高度時，在氣動力作用下，軌道高度迅速降低，氣動作用加劇，此時可以認(rèn)為航天器再入大氣層。
“低軌航天器再入大氣層時，會以每秒8千米的速度快速飛行，此時在氣動熱和氣動力的雙重作用下，航天器逐步解體、二次解體和燒蝕?！?楊勝說。
他告訴記者，為降低對地面人員的風(fēng)險(xiǎn)，對近地大型航天器實(shí)施離軌的通用做法是進(jìn)行受控再入，蘇聯(lián)的“和平號”空間站、美國的空間實(shí)驗(yàn)室、歐洲的ATV等均在任務(wù)末期通過受控再入的方式成功脫離軌道并隕落于安全區(qū)域。安全區(qū)域一般選擇在南太平洋無人區(qū)域，那里少有飛機(jī)和輪船經(jīng)過，是國際上通用的低軌航天器再入“墳?zāi)埂?。我國也?017年和2019年相繼實(shí)施了天舟一號和天宮二號的受控再入任務(wù)，為了降低地面風(fēng)險(xiǎn)均采取了軌道、姿態(tài)機(jī)動以控制再入落點(diǎn)。
“天舟二號貨運(yùn)飛船的受控再入過程采用分次控制的方式精確控制隕落?！睏顒僬f，第一次是從400千米高度的圓軌道變至200千米的近地點(diǎn)橢圓軌道，第二次是將它的近地點(diǎn)變至大氣層高度90千米以下，使其能夠進(jìn)入大氣層燒毀，沒有燒毀的進(jìn)入預(yù)定落區(qū)，最終順利完成任務(wù)。
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