在轨运行了1000多天,完成所有预定任务之后,天宫二号根据计划将于北京时间7月19日受控再入大气层,以一道耀眼的光华完美谢幕。飞行器降落后都去了哪里?据报道,天宫二号将落入南太平洋,选择这个地点降落又有什么说头呢?
天宫二号实现了“太空加油”技术突破
2014年3月,中国载人航天工程总设计师周建平向外界公布了中国将实施天宫二号空间实验室任务。
2014年9月10日,时任中国载人航天工程办公室副主任杨利伟在太空探索者协会第27届年会上向外界透露了天宫二号任务详细规划,其中包括天宫二号空间实验室将于2016年发射升空,并与随后发射的神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船实现空间交会对接,进一步突破和掌握推进剂在轨补加等空间站关键技术,开展一定规模的空间应用。
2016年9月15日,天宫二号成功发射入轨。1个多月后的10月17日,神舟十一号飞船搭载景海鹏、陈冬两名航天员在酒泉卫星发射中心升空并准确进入预定轨道。
经过多次变轨,10月19日1时11分转入自主控制状态,以自主导引控制方式向天宫二号逐步靠近。经北京航天飞行控制中心就对接准备状态进行最终确认,神舟十一号开始向天宫二号缓缓靠拢。3时24分,神舟十一号与天宫二号对接环接触,在按程序顺利完成一系列技术动作后,对接机构锁紧,两个飞行器建立刚性连接,形成组合体。直到11月18日,神舟十一号与天宫二号解锁分离,这次任务中,组合体共飞行30天,创造了中国人在太空驻留的时间新纪录。与天宫一号与神舟飞船之前进行的空间交会对接和组合体飞行相比,这次任务进行了进一步提升,除了时间更长之外,还升级了光学成像敏感器和照明设备,提高了交会对接的可靠性和效率。此外,还全面检验和测试了生命保障系统,积累了更多经验。
推进剂在轨补加技术俗称“太空加油”是建设空间站核心技术之一,而承担该项技术突破的重任就落在天宫二号和货运飞船天舟一号的肩上。2017年4月20日,天舟一号发射入轨,随后经过5次轨道控制建立交会对接姿态。4月22日对接成功,次日7时26分,推进剂补加试验开始,这是天宫二号与货运飞船进行的第一次推进剂补加,也是中国首次推进剂补加试验。4月27日19时07分,首次推进剂在轨补加试验完成,实现了“太空加油”技术突破。
空间科学实验是天宫二号任务的重要内容,在轨运行期间,开展了地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。其搭载的世界首台空间冷原子钟可以将航天器自主守时精度提高两个数量级,大幅提高导航定位精度,完成了全部既定测试任务,实现3000万年误差小于1秒的预定目标,将人类在太空的时间计量精度提高1至2个数量级。搭载的伽马暴偏振探测仪完成了伽马射线暴瞬时辐射的高精度偏振探测。
飞行器将落入“航天器坟场”
根据计划安排,天宫二号空间实验室已完成全部拓展试验,计划于北京时间2019年7月19日择机受控离轨并再入大气层。天宫二号将降落在哪里呢?根据报道,其少量残骸将落入南太平洋预定安全海域(西经160度~90度、南纬30度~45度)。为什么会选择这里呢?我们先来看看天宫一号的情况。
据中国载人航天工程办公室消息,经北京航天飞行控制中心和有关机构监测分析,2018年4月2日8时15分左右,天宫一号目标飞行器已再入大气层,再入落区位于南太平洋中部区域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。
航天器再入大气层,分为受控再入和无控再入两种方式。天宫一号采取了无控方式再入。根据计算结果,天宫一号残骸坠入海洋的几率一直在90%上下浮动。天宫一号再入堪称“完美”,落区也正处于航天器扎堆坠入的太平洋“航天器坟场”区域。
天宫二号空间实验室是在天宫一号备份目标飞行器基础上改进研制而成的,由实验舱和资源舱组成,总长10.4米,舱体最大直径3.35米,太阳帆板展开后翼展宽度约18.4米,起飞重量约8.6吨。
不过,天宫二号在下降过程中要受受到气动热和气动力的双重作用而不断燃烧融化,其中绝大部分都会在到达地表之前消耗殆尽。只有两类碎片最终会落在地面上,一是少量难以被烧蚀掉的部件;二是一些质量较小的碎片,它们在烧尽前就已经将速度降到很低,最终飘落到地面。
天宫二号的落入地点也是太平洋“航天器坟场”区域。这个区域距离陆地有2000多千米的距离,除了军舰船外,很少有生物生活在那里,也被称为尼莫点,在拉丁语中,“尼莫”也意味着“没有人”。尼莫点在1992年由加拿大克罗地亚裔测量工程学家赫尔沃耶·卢卡泰拉(Hrvoje Lukatela)所发现。尼莫点最近的陆地为三座遥遥相望的南半球岛屿,至尼莫点的距离均远达2,688千米,以此长度为半径、尼莫点为中心,将上述三岛以圆周串连起来,可圈出一片与整个北美洲面积相当、毫无任何陆块夹杂其中的汪洋大海。
因该海域距离陆地最遥远,自前苏联首次在尼莫点海域坠落航天器残骸以来,这里安息着260多个航天器的“遗体”。
被残骸砸到的概率低于万亿分之一
实际上,人类历年所有的载人航天任务,都伴随着飞船残骸的返回。从20世纪60年代到现在,人类大约有15000吨以上的人造航天器残骸落回地球。比如我国神舟飞船和俄罗斯联盟飞船均由推进舱、服务舱、返回舱等构成,只有经过特殊保护的返回舱能安全着陆,其他部分都会在空中焚毁。
对于航天器或者飞行器坠落回地球的残骸,曾有不少人担忧过会击中人类。对此,专家表示,鉴于地球表面70%是海洋,航天器残余碎片落向人口密集地区的概率极低,击中人类的概率更是微乎其微。
有专家计算,这一概率低于万亿分之一,比中美国威力球彩票大奖的几率还要小百万倍。有数据显示,每小时有2万颗陨石的流星雨爆发时,普通人被砸到的概率是7亿分之一;人一生中被雷劈的概率则为1.2万分之一。悉尼大学航空航天学院空间工程执行总监霍姆斯更是表示:“你今天穿过悉尼一条马路被汽车撞倒的可能性,比被天宫一号击中的可能性大得多。”
即使是质量很大的航天器返回,目前还没有出现过碎片击中人类的记录。从1971年到1991年,苏联7个重达18.5吨至19.8吨的礼炮系列空间站先后返回地球,都成功焚毁在大气中;1979年,美国重达77.1吨的天空实验室再入大气,事后仅在地表发现了几十个碎片。
最惊险的记录发生在1997年,一块落入地球的美国火箭第二级碎片,与一位名叫洛蒂·威廉姆斯的美国人擦肩而过。
(齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 时培磊 综合 人民日报海外版 科技日报 中国青年报)
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