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我国首个空间实验室受控再入大气层
2019-07  阅读:147次
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? ? ? 在遨游太空1036 天后,“ 天宫二号”回家啦!

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????? 7月19日,由中国航天科技集团有限公司五院抓总研制的我国第一个真正意义上的太空实验室——天宫二号,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。

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????? “天宫二号空间实验室不仅完美执行了各项既定和拓展任务,更用主动受控离轨这一方式,为任务画上了圆满句号。这是我国坚定履行负责任大国国际责任的有力担当,也是中国人和平科学利用太空资源的生动实践。”天宫二号空间实验室总设计师朱枞鹏自豪地说。

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??????主动离轨凸显大国担当

????? “天宫二号空间实验室设计在轨寿命两年,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,推进剂仍很充足,可以继续支持其在轨飞行数年。我们虽不愿与天宫二号割舍,但从在轨可靠性、安全性角度考量,必须让它主动离轨。”朱枞鹏表示,让“身强体壮”的天宫二号退休,彰显了中国的大国担当与负责任的国际形象。

????? 天宫二号承载了推动中国步入“空间站时代”的历史使命,在轨飞行期间,曾与神舟十一号载人飞船、天舟一号货运飞船进行了多次交会对接,并开展了一系列空间实验,充分验证了航天员中期驻留、推进剂在轨补加技术,为建造空间站奠定基础,为中国载人航天事业发展立下了汗马功劳。

????? 让英雄谢幕已然难舍,更何况英雄“ 老当益壮”。五院研制团队模拟空间站运行状态,对天宫二号压气机等关键设备进行了高频次在轨操作,并开展了主动降轨控制等一系列拓展实验,状态良好的天宫二号对于支持空间站建设意义重大;此外,天宫二号搭载了14项约600公斤重的应用载荷,有空间冷原子钟、宽波段成像仪、三维成像微波高度计设备,涉及空间基础物理学、地球科学观测、空间科学实验等多个方面,天宫二号对于支持各类设备开展空间应用实验仍发挥着关键作用,经济效益、社会效益巨大。

????? “ 让天宫二号主动退休,是为了万无一失!”朱枞鹏表示,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、失控状态的天宫二号会逐渐下落,坠入大气层后,一些高熔点材料有可能不完全烧蚀,少量残骸会落到地面,危及地面人员安全。天宫二号在状态尚佳的时候选择主动离轨,就是为了彻底消除这一隐患,用百分之百稳妥、安全的方式履行大国的责任和担当。

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??????创新巧解离轨难题

????? “此次受控离轨就是要让天宫二号在指定时刻落在指定区域,确保地面安全。”朱枞鹏介绍。这并非是简单发出一个离轨指令就高枕无忧了。为了确保落得准,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,制定了周密的飞控实施方案;在飞控过程中,该团队时时监控并快速调整航天器的离轨速度、角度,确保航天器以最佳“入水姿势”进入大气层。

????? 这一过程必须非常严谨,因为航天器在陨落过程中会发生解体,形成数量众多、姿态不可控的碎片,以“天女散花”的方式从天而降,落区影响区域可达上千公里。为此,飞控团队制定了多种应急处置预案,随时准备“救场”。

????? 值得一提的是,这是我国航天史上航天器第二次受控离轨,第一次为天舟一号。与天舟一号“ 一步”飞控不同,天宫二号采取了“两步走”的飞控实施策略:第一步,先将天宫二号轨道降至近地点200 公里的椭圆轨道;第二步,再将天宫二号轨道降至近地点70公里的椭圆轨道,进入大气层。朱枞鹏表示,天宫二号飞控团队没有沿用以往的成熟技术,另辟蹊径就是为了更为充分、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。这也是五院载人航天队伍“ 好、快、省”工作作风的又一生动实践。

????? 天宫二号受控离轨意义重大。据了解,在地球周围,大于10厘米的空间碎片已超过2万个。一般而言,10厘米以上的空间碎片,无论撞击到哪个航天器都是灭顶之灾,太空中遍布着太空垃圾,经常让驰骋的航天器不得不变道、避障,确保自身安全。

????? 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10年之久才能自然衰落至大气层内烧毁。更别说在中轨道和高轨道漂浮着的数以千计的航天器,那可能永远都是一个路障,如果不主动销毁,未来的轨道上将遍布荆棘。

????? 天宫二号受控离轨为我国广泛推广主动离轨技术提供了有力支撑。因为要不断调整姿态和速度,航天器在离轨中要耗费很多燃料,如果不断优化受控离轨方案,尽可能减少燃料消耗,对于中、高轨的航天器应用价值很大,对于探索经济、和谐、绿色、环保的空间事业发展道路意义重大。

????? 后续,天宫二号飞控团队还将充分研究、挖掘此次离轨数据,向着更高、更优、更安全的目标阔步前行。(来源:中国航天报? 郭兆炜 保石)