天舟二號(hào)回到地球懷抱
北京時(shí)間3月31日,天舟二號(hào)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,順利回到地球懷抱。這一壯舉背后有哪些意義?中國(guó)航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船設(shè)計(jì)師來(lái)揭秘。
據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船設(shè)計(jì)師介紹,按照國(guó)際慣例對(duì)完成任務(wù)后的在軌航天器實(shí)施離軌操作,是中國(guó)航天履行大國(guó)責(zé)任的必然選擇。
一般而言,對(duì)在軌航天器來(lái)說(shuō),一旦撞上10厘米以上的空間碎片就極其危險(xiǎn)。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避撞,確保自身安全,有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響在軌飛行任務(wù)??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。
此次天舟二號(hào)任務(wù)期滿(mǎn)后按照國(guó)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(duì)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(guó)航天履行大國(guó)責(zé)任和擔(dān)當(dāng),樹(shù)立負(fù)責(zé)任大國(guó)形象的重要選擇。
天舟二號(hào)如何受控離軌?
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船設(shè)計(jì)師介紹,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(shí),在氣動(dòng)力作用下,軌道高度迅速降低,氣動(dòng)作用加劇,此時(shí)可以認(rèn)為航天器再入大氣層。
低軌航天器再入大氣層時(shí),會(huì)以每秒8千米的速度快速飛行,此時(shí)在氣動(dòng)熱和氣動(dòng)力的雙重作用下,航天器逐步解體、二次解體和燒蝕。
為降低對(duì)地面人員的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)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,和平號(hào)空間站、美國(guó)的空間實(shí)驗(yàn)室、歐洲的ATV等均在任務(wù)末期通過(guò)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(wú)人區(qū)域,那里少有飛機(jī)和輪船經(jīng)過(guò),是國(guó)際上通用的低軌航天器再入?yún)^(qū)域。我國(guó)也在2017年和2019年相繼實(shí)施了天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船和天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的受控再入任務(wù),為了降低地面風(fēng)險(xiǎn)均采取了軌道、姿態(tài)機(jī)動(dòng)以控制再入落點(diǎn)。
天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船的受控再入過(guò)程采用分次控制的方式精確控制隕落。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(méi)有燒毀的進(jìn)入預(yù)定落區(qū),最終順利完成任務(wù)。
天舟二號(hào)已圓滿(mǎn)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,天舟二號(hào)最終再入大氣層,回到地球懷抱。(余建斌 張亞鋒)
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