張亞鋒 科技日報記者 付毅飛 劉園園
北京時間3月31日，天舟二號貨運飛船按照既定任務(wù)計劃，實施受控離軌，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施離軌再入？它是怎樣受控離軌的？航天科技集團五院天舟二號貨運飛船總體主任設(shè)計師楊勝接受媒體采訪時進行了解讀。
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技術(shù)試驗驗證，以及在軌拓展試驗驗證，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)?！睏顒俳忉屨f，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行避撞，以確保自身安全，有時會嚴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，對近地大型航天器實施離軌的通用做法是進行受控再入，蘇聯(lián)的“和平號”空間站、美國的空間實驗室、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)險均采取了軌道、姿態(tài)機動以控制再入落點。
“天舟二號貨運飛船的受控再入過程采用分次控制的方式精確控制隕落。”楊勝說，第一次是從400千米高度的圓軌道變至200千米的近地點橢圓軌道，第二次是將它的近地點變至大氣層高度90千米以下，使其能夠進入大氣層燒毀，沒有燒毀的進入預(yù)定落區(qū)，最終順利完成任務(wù)。
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